KR20230010715A - Systems and cartridges for sample testing - Google Patents

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KR20230010715A
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부르스 자코노
베르너 크롤
쿠날 수르
자히트 파르피아
앤드류 엘리오풀로스
매튜 모로비츠
제시 맥다니엘스-데이비슨
존 비아르나손
제시 위코위키
토드 린호프
토드 데니슨 팩
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Abstract

샘플에서 분석물의 진단, 및/또는 존재 또는 부재의 검출, 및/또는 식별을 돕기 위한 샘플 분석 시스템이 제공된다. 카트리지에 삽입된 샘플로부터 핵산을 분리하고, 분리된 핵산을 증폭하기 위한 시약을 갖는 카트리지, 및 카트리지와 상호 작용하는 기구는 함께 샘플에서 목표 핵산의 검출, 식별, 구별 및/또는 정량화를 위한 응답 시스템에 자체 함유된 샘플을 제공한다.A sample analysis system is provided to aid in diagnosis, and/or detection of the presence or absence, and/or identification of an analyte in a sample. A cartridge having reagents for isolating nucleic acids from a sample inserted into the cartridge and amplifying the isolated nucleic acids, and an instrument interacting with the cartridge are together a response system for detecting, identifying, distinguishing and/or quantifying target nucleic acids in a sample. provides a self-contained sample.

Description

샘플 테스팅을 위한 시스템 및 카트리지Systems and cartridges for sample testing

관련 출원에 대한 상호 참조CROSS REFERENCES TO RELATED APPLICATIONS

본 출원은 2020년 5월 13일에 출원된 미국 가출원 제63/024,406호의 우선권 및 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 참조로 여기에 포함된다.This application claims priority to and benefit from U.S. Provisional Application No. 63/024,406, filed on May 13, 2020, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

여기서 기술된 주제는, 예를 들어, 샘플에서 목표 분석물의 존재 또는 부재를 검출하고, 및/또는 샘플에서 분석물의 정체를 결정하기 위해 샘플을 분석하기 위한 시스템에 관한 것이다. 시스템은, 예를 들어, 샘플에 있는 감염 인자와 같은, 분석물의 존재로 인한 상태, 질병, 또는 장애의 결정 또는 진단을 돕는다. 시스템은 카트리지 및 카트리지를 수용하고, 샘플에 있는 목표 핵산의 존재의 검출, 식별, 구별 및/또는 수량화하기 위해 카트리지에 삽입된 샘플의 분석을 제공하기 위해 함께 기능하는 기구를 포함한다.The subject matter described herein relates to a system for analyzing a sample, for example, to detect the presence or absence of a target analyte in the sample, and/or to determine the identity of the analyte in the sample. The system aids in the determination or diagnosis of a condition, disease, or disorder due to the presence of an analyte, eg, an infectious agent in a sample. The system includes a cartridge and an instrument that receives the cartridge and functions together to provide analysis of a sample inserted into the cartridge to detect, identify, differentiate and/or quantify the presence of a target nucleic acid in the sample.

샘플의 분석에서, 특정 핵산의 존재를 결정하는 것은 높은 수준의 정확도 및 민감도를 위해 바람직하다. 중합 효소 연쇄 반응(PCR, polymerase chain reaction) 및 기타 핵산 증폭 기술과 같은, 증폭 기술의 가용성은, 핵산 검출 및 구별이 생물학적 기원의 샘플에서 병원체 또는 기타 인자를 분석하기 위한 민감한 기술이 되도록 하였다. 그러나, 분석의 정확성을 달성하기 위해, 여러 시약 단계를 수행하고, 샘플을 처리하고, 오염을 방지하는 방식으로 분석을 수행하여야 할 필요성은, 정교한 미생물학 실험실 또는 임상 설정 외부에서, 이러한 기술의 광범위한 적용을 방해한다.In the analysis of a sample, determining the presence of a particular nucleic acid is desirable for a high level of accuracy and sensitivity. The availability of amplification techniques, such as polymerase chain reaction (PCR) and other nucleic acid amplification techniques, have made nucleic acid detection and discrimination a sensitive technique for analyzing pathogens or other agents in samples of biological origin. However, the need to perform multiple reagent steps, handle samples, and perform assays in a manner that avoids contamination, to achieve analytical accuracy, hampers the widespread application of these techniques outside sophisticated microbiology laboratories or clinical settings. interfere with

제1 측면에서, 카트리지 및 기구를 포함하는 시스템이 제공된다. 카트리지는, (i) 복수의 챔버로서, 상기 복수의 챔버는 추출 챔버 및 검출 챔버를 포함하는 복수의 챔버; (ii) 복수의 시약 캐니스터(canister)로서, 복수 중 각각의 시약 캐니스터는 시약을 포함하는 복수의 시약 캐니스터; 및 (iii) 일단 상기 추출 챔버로 유입되어 그 안에 유지되는 복수의 자성 입자를 포함한다. 기구는 카트리지를 수용하도록 구성되며, (i) x-y-z 좌표 중 적어도 하나에서 이동 가능한 제1 소니케이터(sonicator); (ii) 상기 추출 챔버에서 상기 복수의 자성 입자를 포획하도록 위치 가능한 자기장; 및 (iii) 상기 검출 챔버의 조명 및 그로부터의 신호 검출을 위한 광학 유닛을 포함한다.In a first aspect, a system comprising a cartridge and an instrument is provided. The cartridge comprises: (i) a plurality of chambers, the plurality of chambers including an extraction chamber and a detection chamber; (ii) a plurality of reagent canisters, each reagent canister of the plurality containing a reagent; and (iii) a plurality of magnetic particles once introduced into the extraction chamber and retained therein. The mechanism is configured to receive the cartridge and includes: (i) a first sonicator movable in at least one of the x-y-z coordinates; (ii) a magnetic field positionable to capture the plurality of magnetic particles in the extraction chamber; and (iii) an optical unit for illumination of the detection chamber and detection of signals therefrom.

일 실시예에서, 카트리지는, (i) 복수의 챔버로서, 상기 복수의 챔버는 추출 챔버 및 적어도 하나의 검출 챔버를 포함하는 복수의 챔버; (ii) 가스 공급 소스와 결합하기 위한 포트; (iii) 복수의 시약 캐니스터로서, 복수 중 각각의 시약 캐니스터는 시약을 포함하는 복수의 시약 캐니스터; 및 (iv) 복수의 자성 입자를 포함한다. 일부 실시예서, 시약 캐니스터의 전부 또는 일부는 하나 이상의 가스 공급 포트를 통해 전용 가스 소스와 유체 연통할 수 있다. 일 실시예에서, 피어싱 요소는 하나 이상의 가스 공급 포트를 통해 전용 가스 소스와 유체 연통할 수 있다. 일부 실시예에서, 자성 입자는 카트리지 상의 제1 위치에 있고, 추출 챔버로 이동 가능하다. 다른 실시예에서, 자성 입자는, 카트리지를 사용하기 전에 추출 챔버에 있고, 카트리지가 배치될 경우, 사용 후 추출 챔버에 유지된다. 다른 실시예에서, 자성 입자는 카트리지 상의 제1 위치에 있고, 샘플 함유 유체가 추출 챔버로 이동되는 경우, 카트리지 상의 샘플 포트로 삽입되는 샘플을 포함하는 유체의 이송과 함께 추출 챔버로 이동 가능하다.In one embodiment, the cartridge comprises: (i) a plurality of chambers, the plurality of chambers including an extraction chamber and at least one detection chamber; (ii) a port for engaging a gas supply source; (iii) a plurality of reagent canisters, each reagent canister of the plurality containing a reagent; and (iv) a plurality of magnetic particles. In some embodiments, all or part of the reagent canister may be in fluid communication with a dedicated gas source through one or more gas supply ports. In one embodiment, the piercing element may be in fluid communication with a dedicated gas source through one or more gas supply ports. In some embodiments, the magnetic particles are in a first position on the cartridge and are movable into the extraction chamber. In another embodiment, the magnetic particles are in the extraction chamber prior to use of the cartridge and remain in the extraction chamber after use when the cartridge is deployed. In another embodiment, the magnetic particle is in a first position on the cartridge and is movable to the extraction chamber with the transfer of the fluid containing the sample inserted into the sample port on the cartridge when the fluid containing the sample is moved to the extraction chamber.

일 실시예에서, 각각의 시약 캐니스터는 부서지기 쉬운 재료를 포함하고, 피어싱 요소를 포함하거나, 또는 피어싱 요소와 접촉하도록 구성된다. 피어싱 요소는, 일 실시예에서, 시약 캐니스터의 구성 요소이다. 다른 실시예에서, 피어싱 요소는 카트리지 또는 기구의 구성 요소이고, 시약 캐니스터 상의 부서지기 쉬운 재료와 접촉하도록 위치된다. 일 실시예에서, 피어싱 요소는 시약 캐니스터 및/또는 시약 캐니스터를 카트리지에 연결하는 도관과 유체 연통 가능한 개구를 포함한다. 일부 실시예에서, 피어싱 요소의 개구는 입구 및 출구를 갖는 도관을 형성한다. 사용 시, 카트리지 상의 가스 공급 포트를 통해 가스가 피어싱 요소의 입구로 유입되어 출구를 통해 카트리지로 이송하기 위한 시약 캐니스터의 시약을 대체한다.In one embodiment, each reagent canister includes a frangible material and includes or is configured to contact a piercing element. The piercing element, in one embodiment, is a component of a reagent canister. In another embodiment, the piercing element is a component of a cartridge or instrument and is positioned to contact the frangible material on the reagent canister. In one embodiment, the piercing element includes an opening in fluid communication with the reagent canister and/or a conduit connecting the reagent canister to the cartridge. In some embodiments, the opening of the piercing element forms a conduit having an inlet and an outlet. In use, gas enters the inlet of the piercing element through the gas supply port on the cartridge to displace reagents in the reagent canister for delivery to the cartridge through the outlet.

일 실시예에서, 카트리지는 가스 공급 소스와 결합하도록 구성된 하나의 포트 또는 복수의 포트를 포함한다. 다른 실시예에서, 가스 공급 소스는 카트리지를 수용하는 기구 내에 함유된 가압된 가스 소스이다. 다른 실시예에서, 가스 공급 소스는 기구 및 시스템의 외부의 가압된 가스 소스이다.In one embodiment, the cartridge includes a port or a plurality of ports configured to engage a gas supply source. In another embodiment, the gas supply source is a pressurized gas source contained within a mechanism that receives the cartridge. In another embodiment, the gas supply source is a pressurized gas source external to instruments and systems.

다른 측면에서, 샘플에서 목표 핵산의 존재 또는 부재를 식별(즉, 검출, 식별, 및/또는 구별)하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 (i) 추출 챔버, 추출 챔버로부터 하류에 배치되는 검출 챔버를 포함하는 제공하는 단계; (ii) 목표 핵산 샘플, 복수의 자성 입자, 및 유체를 포함하는 것으로 의심되는 샘플을 추출 챔버로 이동시키는 단계; (iii) 본질적으로 또는 실질적으로 유체가 없는 추출 챔버에서, 자기장으로, 핵산과 복합화된 복수의 자성 입자를 포획하고, 추출 챔버로 약 35℃ 이상의 온도에서 가스를 유입시키는 단계; (iv) 추출 챔버로 용리 매체의 부피를 유입시키는 단계; (v) 복수의 자성 입자로부터 핵산을 방출하도록, 자기장으로부터 용리 매체로, 핵산과 복합화된 복수의 자성 입자를 방출하는 단계; (vi) 복수의 자성 입자를 추출 챔버에 유지하도록, 자기장으로 복수의 자성 입자를 포획하는 단계; (vii) 핵산의 증폭을 위한 시약과의 접촉을 위해 용리 매체 및 핵산을 추출 챔버로부터 하류 챔버로 이동시키는 단계; 및 (viii) 핵산을 증폭시키고, 검출 챔버에서 증폭 산물을 검출하는 단계를 포함한다.In another aspect, a method for identifying (ie, detecting, discriminating, and/or distinguishing) the presence or absence of a target nucleic acid in a sample is provided. The method includes (i) providing an extraction chamber, including a detection chamber disposed downstream from the extraction chamber; (ii) moving the sample suspected of containing the target nucleic acid sample, the plurality of magnetic particles, and the fluid to the extraction chamber; (iii) entrapping, with a magnetic field, a plurality of magnetic particles complexed with nucleic acids in an essentially or substantially fluid-free extraction chamber and introducing a gas at a temperature of at least about 35° C. into the extraction chamber; (iv) introducing a volume of elution medium into the extraction chamber; (v) releasing a plurality of magnetic particles complexed with the nucleic acid from the magnetic field into the elution medium to release the nucleic acid from the plurality of magnetic particles; (vi) trapping the plurality of magnetic particles with a magnetic field to maintain the plurality of magnetic particles in the extraction chamber; (vii) moving the elution medium and the nucleic acid from the extraction chamber to a downstream chamber for contact with reagents for amplification of the nucleic acid; and (viii) amplifying the nucleic acid and detecting the amplification product in the detection chamber.

다른 측면에서, 카트리지와 피펫을 포함하는 키트가 제공된다. 일부 실시예에서, 피펫은 오버플로우 챔버를 포함한다. 다른 실시예에서, 피펫은 환자 샘플과 같은, 특정 고정된 및 알려진 부피의 샘플을 카트리지에 분배하도록 구성된다. 일 실시예에서, 카트리지는 샘플로부터 목표 핵산을 분리하고, 목표 핵산(존재하는 경우)을 증폭하기 위한 시약을 포함한다. 카트리지는 목표 핵산의 앰플리콘의 존재(또는 부재)를 검출하고 결과를 카트리지의 사용자에게 보고하도록 구성된 기구에 삽입 가능하다.In another aspect, a kit comprising a cartridge and a pipette is provided. In some embodiments, the pipette includes an overflow chamber. In another embodiment, the pipette is configured to dispense a specific fixed and known volume of sample, such as a patient sample, into the cartridge. In one embodiment, the cartridge contains reagents for isolating target nucleic acids from a sample and amplifying the target nucleic acids, if present. The cartridge is insertable into an instrument configured to detect the presence (or absence) of amplicons of a target nucleic acid and report the results to a user of the cartridge.

도 1은, 일부 실시예에 따른, 기구, 광학 소스 및 카트리지로 구성된 테스팅 아키텍처 또는 시스템을 도시한다.
도 2a 내지 도 2d는 일부 실시예에 따른, 샘플 테스팅을 위한 카트리지의 다른 모습을 도시한다.
도 3은 일부 실시예에 따른, 샘플 테스팅을 위한 카트리지에 시약을 포함하는 캐니스터를 언로딩하기 위한 챔버 및 메커니즘을 도시한다.
도 4는 일부 실시예에 따른, 샘플 테스팅을 위한 카트리지의 유체 유동을 제어하는데 사용되는 밸브를 도시하며, 표시된 치수는 mm의 단위를 갖는다.
도 5는 일부 실시예에 따른, 샘플 테스팅을 위한 카트리지의 검출 챔버 패널의 부분도를 도시한다.
도 6a 내지 도 6d는 일부 실시예에 따른, 기구를 위한 광학 유닛에 사용하기 위한 광학 커플러의 구성 요소를 도시한다.
도 7a 내지 도 7af는 일부 실시예에 따른, 카트리지를 사용하는 샘플 테스팅 방법의 일련의 단계를 도시한다.
도 8은 일부 실시예에 따른, 샘플 테스팅 방법의 단계를 도시하는 흐름도이다.
도면에서, 동일 또는 유사한 부호를 갖는 요소는, 달리 언급되지 않는 한, 동일하거나 유사한 특징을 갖는 구성 요소를 지칭할 수 있다.
1 shows a testing architecture or system comprised of an instrument, an optical source, and a cartridge, in accordance with some embodiments.
2A-2D show different views of a cartridge for sample testing, according to some embodiments.
3 shows a chamber and mechanism for unloading a canister containing reagents into a cartridge for sample testing, according to some embodiments.
4 shows a valve used to control fluid flow in a cartridge for sample testing, with dimensions shown in units of mm, according to some embodiments.
5 shows a partial view of a detection chamber panel of a cartridge for sample testing, in accordance with some embodiments.
6A-6D show components of an optical coupler for use in an optical unit for an instrument, according to some embodiments.
7A-7AF show a series of steps in a sample testing method using a cartridge, in accordance with some embodiments.
8 is a flow diagram illustrating steps of a sample testing method, in accordance with some embodiments.
In the drawings, elements having the same or similar numerals may refer to elements having the same or similar characteristics, unless otherwise stated.

다음의 상세한 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 제시된다. 그러나, 통상의 기술자에게는 본 발명의 실시예가 이들 특정 세부 사항 없이 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 구조 및 기술은 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 상세히 나타내어지지 않았다.In the detailed description that follows, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the present invention. However, it will be apparent to those skilled in the art that embodiments of the invention may be practiced without these specific details. In other instances, well known structures and techniques have not been shown in detail in order not to obscure the present invention.

핵산 검출 분야에서, 중합 효소 연쇄 반응(PCR), 또는 헬리카제 의존 증폭과 같은 등온 과정과 같은 기술을 사용하여 기하급수적 증가율로 목표 샘플을 증폭시키는 능력은 검출의 감도를 상당히 증가시켰다. 그러나, 오염이 없는 여러 시약 단계의 섬세한 균형은, 제한된 시간에 정확한 결과를 생성하는, 컴팩트하고, 사용하기 쉬운 기구에 이러한 기술의 적용을 저해하였다.In the field of nucleic acid detection, the ability to amplify a target sample at an exponential rate using techniques such as polymerase chain reaction (PCR), or isothermal processes such as helicase dependent amplification, has significantly increased the sensitivity of detection. However, the delicate balance of several reagent steps free from contamination has hindered the application of these techniques to compact, easy-to-use instruments that produce accurate results in limited time.

여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는, 예를 들어, 병원체, 병원균, 박테리아, 바이러스, 진균 또는 기타 미생물과 연관될 수 있는 목표 뉴클레오티드와 같은 다양한 여러 분석물의 정성적 검출 및/또는 구별을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 본 기술은 관심 병원체로부터 뉴클레오티드의 정성적 검출 및 구별을 위한 신속한 다중 실시간 PCR(RT-PCR) 검정에 관한 것이다. 일부 실시예에서, 관심 병원체는, 병원균, 박테리아, 바이러스, 진균 또는 기타 미생물 및 감염원을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 관심 병원체는 인플루엔자 A(Flu A), 인플루엔자 B(Flu B), 호흡기 세포 융합 바이러스(RSV) 또는 SARS-CoV-2와 같은 바이러스이다.The systems, assays, devices, methods, and kits described herein provide for the qualitative detection and/or discrimination of a variety of different analytes, e.g., pathogens, target nucleotides that may be associated with pathogens, bacteria, viruses, fungi, or other microorganisms. can be used for For example, in some embodiments, the technology relates to rapid multiplex real-time PCR (RT-PCR) assays for the qualitative detection and discrimination of nucleotides from pathogens of interest. In some embodiments, pathogens of interest may include pathogens, bacteria, viruses, fungi, or other microorganisms and infectious agents. In one embodiment, the pathogen of interest is a virus such as influenza A (Flu A), influenza B (Flu B), respiratory syncytial virus (RSV) or SARS-CoV-2.

여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는 DNA 및/또는 RNA와 같은 다양한 관심 핵산의 분석을 제공한다. 일부 실시예에서, 관심 핵산은 바이러스 이송 매체에서 비강 및 비인두 스왑(swab)으로부터 추출된 바이러스 RNA이다. 일부 실시예에서, 비강 및 비인두 스왑을 포함하는 분석된 표본은, 호흡기 바이러스 감염의 징후 및 증상을 갖는 환자로부터의 것이다.The systems, assays, devices, methods and kits described herein provide for the analysis of a variety of nucleic acids of interest, such as DNA and/or RNA. In some embodiments, the nucleic acid of interest is viral RNA extracted from nasal and nasopharyngeal swabs in a viral transfer medium. In some embodiments, the analyzed specimen, including nasal and nasopharyngeal swabs, is from a patient with signs and symptoms of a respiratory viral infection.

여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는, 또한, 일부 실시예에서, 사용자가 바이러스 RNA의 존재 또는 부재의 식별과 같은, 보고될 수 있는 결과를 선택할 수 있는 유연성을 제공한다. 따라서, 일부 실시예에서, 여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는 바이러스 질병과 같은 질병의 감별 진단을 돕기 위해 의도된 체외 진단 테스트를 제공한다. 일부 실시예에서, 관심 바이러스 질병은, Flu A, Flu B, RSV 및 SARS-CoV-2를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 여기서 제공되는 기술은 임상 및 역학적 위험 요소와 함께 인간의 바이러스 감염과 같은 감염과 관련된 정보를 제공할 수 있다.The systems, assays, devices, methods and kits described herein also, in some embodiments, provide the user the flexibility to select which results can be reported, such as identification of the presence or absence of viral RNA. Thus, in some embodiments, the systems, assays, devices, methods and kits described herein provide in vitro diagnostic tests intended to aid in the differential diagnosis of diseases, such as viral diseases. In some embodiments, the viral disease of interest includes, but is not limited to, Flu A, Flu B, RSV and SARS-CoV-2. The techniques presented here can provide information related to infections, such as viral infections in humans, along with clinical and epidemiological risk factors.

일부 실시예에서, 여기서 제공된 기술은, 보통의/높은 복잡성 테스트를 수행하도록, 1988년 임상 실험실 개선 수정안(CLIA), 42 U.S.C. §263a 하에서 인증된 실험실 인원과 같은 실험실 인원에 의해 수행된 테스팅을 포함한다. 다른 실시예에서, 여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는 임상 실험실 환경 외부의 환자 치료 설정과 같은 다른 설정에서 배포되고 사용될 수 있다.In some embodiments, the techniques provided herein are compliant with the Clinical Laboratory Improvement Amendment (CLIA) of 1988, 42 U.S.C. Includes testing performed by laboratory personnel, such as laboratory personnel certified under §263a. In other embodiments, the systems, assays, devices, methods and kits described herein may be distributed and used in other settings, such as patient care settings outside of a clinical laboratory environment.

일부 실시예에서, 여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는 박테리아, 바이러스, 진균 또는 기타 병원균 또는 미생물과 같은 관심 병원체의 검출에 대해 양성 또는 음성 결과를 나타내는 결과를 제공한다. 일부 실시예에서, 양성 또는 음성 결과는 Flu A, Flu B, RSV 또는 SARS-CoV-2의 존재와 같은 바이러스 감염의 존재를 나타낼 수 있다. 일부 실시예에서, 여기서 제공된 기술에 의해 제공된 양성 또는 음성 결과는 환자 감염 상태를 결정하는데 필요할 수 있는 환자 병력 및 기타 진단 정보의 임상적 상관 관계와 함께 고려될 수 있다. 예를 들어, 바이러스 병원체와 같은 하나의 병원체에 대한 양성 또는 음성 결과는 박테리아 감염 또는 다른 바이러스와의 공동 감염과 같은 추가 감염의 가능성을 배제하지 않는다.In some embodiments, the systems, assays, devices, methods, and kits described herein provide results indicating positive or negative results for the detection of a pathogen of interest, such as bacteria, viruses, fungi, or other pathogens or microorganisms. In some embodiments, a positive or negative result may indicate the presence of a viral infection, such as the presence of Flu A, Flu B, RSV or SARS-CoV-2. In some embodiments, positive or negative results provided by the techniques provided herein may be considered along with clinical correlation of patient history and other diagnostic information that may be needed to determine patient infection status. For example, a positive or negative result for one pathogen, such as a viral pathogen, does not exclude the possibility of further infection, such as bacterial infection or co-infection with another virus.

일부 실시예에서, 여기서 제공된 기술은 예를 들어, 신규 인플루엔자 바이러스와 같은 신규 병원체에 의한 감염과 관련된 정보를 제공할 수 있다. 이러한 경우, 표본은 적절한 안전, 문서화 및 제출 지침에 따라 수집 및 처리되어야 한다.In some embodiments, the techniques provided herein may provide information related to infection by a novel pathogen, such as, for example, a novel influenza virus. In such cases, specimens should be collected and processed according to appropriate safety, documentation and submission guidelines.

일부 실시예에서, 여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는 병원성 감염 및/또는 질병이 의심되는 환자의 비강 또는 비인두 스왑과 같은 샘플에서 인플루엔자 바이러스 핵산의 존재 또는 부재의 결정을 제공한다. 인플루엔자 바이러스는 호흡기의 전염성이 높은 급성 바이러스 감염의 원인 인자이다. 인플루엔자 바이러스는 면혁학적으로 다양한, 단사 RNA 바이러스이다. 인플루엔자 바이러스에는: A, B, C의 세 가지 유형이 있다. 유형 A 바이러스는 가장 널리 퍼져 있으며 가장 심각한 전염병과 관련이 있다. 유형 B 바이러스는 일반적으로 유형 A보다 가벼운 질병을 일으킨다. 유형 C 바이러스는 인간 질병의 대규모 전염병과 관련이 없다. 유형 A 및 유형 B 모두 동시에 유포될 수 있지만, 일반적으로 주어진 계절 동안 하나의 유형이 지배적이다. 매년 미국에서는, 인구의 평균 5% 내지 20%가 인플루엔자에 걸리고; 200,000명 이상이 인플루엔자 합병증으로 입원하며; 그리고, 약 36,000명이 인플루엔자 관련 원인으로 사망한다. 65세 이상의 성인, 어린이, 그리고 특정 건강 문제를 가진 사람들과 같은 일부 사람들은, 심각한 인플루엔자 합병증에 걸릴 위험이 높다.In some embodiments, the systems, assays, devices, methods, and kits described herein provide for determining the presence or absence of influenza virus nucleic acids in a sample, such as a nasal or nasopharyngeal swab, from a patient suspected of having a pathogenic infection and/or disease. . Influenza virus is the causative agent of highly contagious acute viral infections of the respiratory tract. Influenza viruses are immunologically diverse, monotonic RNA viruses. There are three types of influenza viruses: A, B and C. Type A viruses are the most widespread and are associated with the most serious infectious diseases. Type B viruses generally cause milder illness than type A viruses. Type C viruses have not been associated with large-scale epidemics of human disease. Both type A and type B can be prevalent simultaneously, but usually one type dominates during a given season. Each year in the United States, an average of 5% to 20% of the population gets influenza; More than 200,000 people are hospitalized for complications of influenza; And, about 36,000 people die from influenza-related causes. Some people, such as adults over the age of 65, children, and people with certain health problems, are at high risk for serious influenza complications.

일부 실시예에서, 여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는 병원성 감염 및/또는 질병이 의심되는 환자의 비강 또는 비인두 스왑과 같은 샘플에서 SARS-CoV-2 바이러스 핵산의 존재 또는 부재의 결정을 제공한다. COVID-19 바이러스로도 알려진 SARS-CoV-2는 2019년 12월 중국 후베이성 우한에서 처음 발견되었다. 이 바이러스는 신종 코로나 바이러스 SARS-1 및 MERS와 마찬가지로, 박쥐로부터 기원된 것으로 생각되나, SARS-CoV-2에는 천산갑, 돼지 또는 사향 고양이와 같은 중간 숙주가 있었을 수 있다. WHO는 2020년 3월 11일 COVID-19가 팬데믹임을 선언했고, 인간 감염이 전 세계적으로 확산되어 수십만 명의 감염과 사망이 확인되었다. 잠복기 중앙값은 5.1일로 추정되며 감염 후 12일 이내에 증상이 나타날 것으로 예상된다. COVID-19의 증상은 다른 바이러스성 호흡기 질병과 유사하며 열, 기침 및 숨가쁨이 포함된다.In some embodiments, the systems, assays, devices, methods and kits described herein can be used to detect the presence or absence of SARS-CoV-2 viral nucleic acid in a sample such as a nasal or nasopharyngeal swab from a patient suspected of having a pathogenic infection and/or disease. provide a decision SARS-CoV-2, also known as the COVID-19 virus, was first discovered in December 2019 in Wuhan, Hubei Province, China. The virus is thought to have originated in bats, like the novel coronaviruses SARS-1 and MERS, but SARS-CoV-2 may have had intermediate hosts such as pangolins, pigs or civets. The WHO declared COVID-19 a pandemic on March 11, 2020, and human infection has spread globally, with hundreds of thousands of confirmed infections and deaths. The median incubation period is estimated at 5.1 days, and symptoms are expected to appear within 12 days of infection. Symptoms of COVID-19 are similar to other viral respiratory illnesses and include fever, cough and shortness of breath.

일부 실시예에서, 여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는 병원성 감염 및/또는 질병이 의심되는 환자의 비강 또는 비인두 스왑과 같은 샘플에서 인간 호흡기 세포 융합 바이러스(RSV) 핵산의 존재 또는 부재의 결정을 제공한다. RSV는 파라믹소바이러스 과의 음성 단사 RNA 바이러스이다. RSV는 유아기 및 아동기에 하부 호흡기 감염 및 병원 방문의 주된 요인이다. 미국에서는, 유아의 60%가 첫 RSV 시즌에 감염되며 거의 모든 어린이가 2-3세까지 바이러스에 감염된다. RSV에 감염된 사람 중 2-3%는 세기관지염으로 발전하여 입원을 필요로 한다. RSV에 의한 자연 감염은 시간이 지남에 따라 약해지는 보호 면역을 유도하고 -아마도 다른 호흡기 바이러스 감염보다 더- 따라서 사람들은 여러 번 감염될 수 있다. 때때로 유아는 단일 RSV 시즌 내에서도 증상적으로 한번 이상 감염될 수 있다. 중증 RSV 감염은 노인 환자 사이에서 점점 더 많이 발견되었다.In some embodiments, the systems, assays, devices, methods and kits described herein may be used for the presence or absence of human respiratory syncytial virus (RSV) nucleic acid in a sample such as a nasal or nasopharyngeal swab from a patient suspected of having a pathogenic infection and/or disease. Provides a determination of absence. RSV is a negative monotonic RNA virus of the Paramyxoviridae family. RSV is a leading cause of lower respiratory infections and hospital visits in infancy and childhood. In the United States, 60% of infants are infected in their first season of RSV and almost all children become infected with the virus by the age of 2-3 years. 2-3% of those infected with RSV develop bronchiolitis and require hospitalization. Natural infection with RSV induces protective immunity that weakens over time—perhaps more than other respiratory viral infections—so people can become infected multiple times. Occasionally, infants may become symptomatic more than once within a single RSV season. Severe RSV infections are increasingly found among elderly patients.

일부 실시예에서, 여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는, 카트리지에 삽입되는 샘플에서 목표 뉴클레오티드를 검출하고 구별하도록 기구와 함께 사용되는, 실시간 PCR 또는 기타 증폭 기술과 같은 핵산 증폭 프로세스를 위한 시약을 갖는 단일, 일회용, 독립형 검정 카트리지에 대한 접근법을 제공한다. 일부 실시예에서, 여기서 제공되는 시스템, 카트리지 및 방법에서 검출될 수 있는 목표 뉴클레오티드는, 박테리아, 바이러스 또는 진균과 같은 병원체 및/또는 병원균의 뉴클레오티드이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 분석, 검출 및/또는 구별된 뉴클레오티드는, 인플루엔자 A, 인플루엔자 B, RSV, 및/또는 SARS-CoV-2로부터의 RNA와 같은 DNA 및/또는 RNA를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 목표 핵산 분석물은, 보르데텔라 페르투시스(Bordetella pertussis), 보르데텔라 파라페르투시스(Bordetella parapertussis), C. 디피실(C. difficile), 그룹 A β-용혈성 스트렙토코커스(β-hemolytic Streptococcus)(스트렙토코커스 피오젠(Streptococcus pyogene)), 피오제닉 그룹 C/G(스트렙토코커스 디스갈락티에(Streptococcus dysgalactiae)), 헤르페스 심플렉스 바이러스 1(herpes simplex virus 1), 헤르페스 심플렉스 바이러스 2, 바리셀라-조스터 바이러스(varicella-zoster virus), 인간 메타뉴모바이러스(metapneumovirus), 트리코모나스, 인간 아데노바이러스(adenovirus) 및 파라인플루엔자 바이러스(PIV-1, PIV-2, 및/또는 PIV-3)로부터의 것을 포함한다. 독립형 카트리지는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 또는 그 이상의 목표 분석물의 검출 및/또는 구별을 위한 시약을 포함할 수 있다.In some embodiments, the systems, assays, devices, methods, and kits described herein employ a nucleic acid amplification process, such as real-time PCR or other amplification techniques, used in conjunction with an instrument to detect and differentiate target nucleotides in a sample inserted into a cartridge. It provides an approach to a single, disposable, stand-alone assay cartridge with reagents for In some embodiments, the target nucleotides detectable by the systems, cartridges and methods provided herein are nucleotides of pathogens and/or pathogens, such as bacteria, viruses or fungi. For example, in some embodiments, the nucleotides analyzed, detected and/or distinguished may include DNA and/or RNA, such as RNA from influenza A, influenza B, RSV, and/or SARS-CoV-2. there is. Other exemplary target nucleic acid analytes include Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis, C. difficile, Group A β-hemolytic streptococcus ( β-hemolytic Streptococcus (Streptococcus pyogene), pyogenic group C/G (Streptococcus dysgalactiae), herpes simplex virus 1, herpes simplex virus 2, varicella-zoster virus, human metapneumovirus, trichomonas, human adenovirus and parainfluenza virus (PIV-1, PIV-2, and/or PIV-3 ), including those from A stand-alone cartridge may contain reagents for detection and/or discrimination of 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, or more target analytes.

일부 실시예에서, 다중 목표 뉴클레오티드의 존재 또는 부재를 나타내는 결과는, 비강 또는 비인두 스왑과 같은, 단일 환자 샘플의 분석으로부터 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 단일 샘플은, 여러 박테리아, 바이러스, 및/또는 진균 뉴클레오티드, 및/또는 이들의 혼합물 및 조합물과 같은, 단일 샘플에서 여러 병원체 목표의 존재 또는 부재에 대하여 단일, 일회용, 및 독립형 카트리지에서 분석될 수 있다. 일부 실시예에서, 단일 샘플은 여러 바이러스 뉴클레오티드의 존재에 대해, 여기서 기술된 바와 같이, 단일 카트리지로 분석될 수 있으며, 바이러스 목표는 인플루엔자 A, 인플루엔자 B, RSV 및/또는 SARS-CoV-2를 포함하는 4개의 상이한 바이러스 RNA 목표를 포함한다.In some embodiments, results indicating the presence or absence of multiple target nucleotides may be provided from analysis of a single patient sample, such as a nasal or nasopharyngeal swab. For example, in some embodiments, a single sample can be tested for the presence or absence of multiple pathogen targets in a single sample, such as multiple bacterial, viral, and/or fungal nucleotides, and/or mixtures and combinations thereof. It can be assayed in disposable, and stand-alone cartridges. In some embodiments, a single sample can be assayed with a single cartridge, as described herein, for the presence of multiple viral nucleotides, the viral target comprising influenza A, influenza B, RSV and/or SARS-CoV-2. It contains four different viral RNA targets that

일부 실시예에서, 여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트는, 증상이 있는 환자로부터 얻어진, 비강, 비인두, 가래 또는 혈액 샘플과 같은 샘플로부터 존재하는 바이러스의 RNA 도는 DNA의 추출, 증폭 및 검출을 제공한다. 일부 실시예에서, 여기서 제공된 기술은, 약 1시간 미만, 약 30분 미만, 및/또는 약 20분 미만, 예컨대 약 22분 내에 추출, 증폭 및 검출을 포함하는 완전한 분석을 수행할 수 있다.In some embodiments, the systems, assays, devices, methods, and kits described herein extract, amplify, or extract viral RNA or DNA present from a sample, such as a nasal cavity, nasopharynx, sputum, or blood sample, obtained from a symptomatic patient. and detection. In some embodiments, the techniques provided herein can perform a complete assay, including extraction, amplification, and detection, in less than about 1 hour, less than about 30 minutes, and/or less than about 20 minutes, such as about 22 minutes.

일부 실시예에서, 여기서 기술된 시스템, 검정, 장치, 방법 및 키트에 의한 샘플 분석은, 바이러스 이송 매체와 같은 이송 매체에, 비강 통로 또는 입이나 목에 배치된 스왑 상에 수집된 샘플과 같은, 환자 샘플을 배치함으로써 개시된다. 일부 실시예에서, 스왑으로부터 추출된 표본 샘플을 함유하는 이송 매체는 여기서 기술된 카트리지의 액체 샘플 추가 포트, 또는 샘플 포트로 이송된다. 다른 실시예에서, 스왑은 여기서 기술된 바와 같이, 스왑 상의 샘플을 처리하기 위해 카트리지에 직접 삽입된다.In some embodiments, sample analysis by the systems, assays, devices, methods, and kits described herein may be performed on a transfer medium, such as a viral transfer medium, such as a sample collected on a nasal passage or swab placed in the mouth or throat. It begins by placing a patient sample. In some embodiments, the transport medium containing the sample sample extracted from the swab is transported to the liquid sample add port, or sample port, of the cartridge described herein. In another embodiment, the swab is inserted directly into the cartridge to process the sample on the swab, as described herein.

일부 실시예에서, 이송 매체는 카트리지와 함께 키트의 일부로 공급되는 이송 피펫으로 카트리지의 샘플 포트로 이송된다. 일부 실시예에서, 제공된 이송 피펫은 오버플로우 챔버를 포함하고, 비강 또는 비인두 스왑 표본으로부터 추출된 환자 샘플과 같은 특정, 고정된 그리고 알려진 부피의 샘플을 이송 매체에 이송 및/또는 분배하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제공된 이송 피펫은 약, 50-2000 μL, 50-1000 μL, 100-500 μL, 150-400 μL, 175-350 μL, 200-300 μL, 225-275 μL 사이의 샘플, 또는 약 150 μL, 약 200 μL, 약 250 μL, 약 300 μL 또는 약 350 μL의 샘플의 부피를 이송하도록 구성된다.In some embodiments, the transfer medium is delivered to the sample port of the cartridge with a transfer pipette supplied as part of a kit with the cartridge. In some embodiments, a provided transfer pipette comprises an overflow chamber and is configured to transfer and/or dispense a specific, fixed and known volume of sample, such as a patient sample extracted from a nasal cavity or nasopharyngeal swab specimen, to a transfer medium. . In some embodiments, a provided transfer pipette is a sample between about, 50-2000 μL, 50-1000 μL, 100-500 μL, 150-400 μL, 175-350 μL, 200-300 μL, 225-275 μL, or configured to transfer a volume of sample of about 150 μL, about 200 μL, about 250 μL, about 300 μL or about 350 μL.

일부 실시예에서, 샘플이 카트리지의 샘플 포트에 유입된 후, 포트는 폐쇄되고 카트리지는 샘플 처리의 개시를 위해 기구에 삽입된다. 일부 실시예에서, 여기서 상세히 설명된 바와 같이, 샘플은 용해 버퍼에 의해 샘플 포트 밖으로 밀려난다. 일부 실시예에서, 용해 버퍼는 또한 에스케리키아 바이러스 MS2(MS2) 공정 제어와 같은, 공정 제어를 재수화한다. 일부 실시예에서, 샘플 및 공정 제어는 자성 입자와 같은 입자 또는 비드와 함께 여기서 기술된 바와 같은 카트리지의 추출 챔버로 이동된다. 일부 실시예에서, 샘플, 선택적 공정 제어, 및 유체(용해 버퍼 또는 이송 매체와 같은)를 포함하는 용액은 추출 챔버에서 혼합되고, 샘플 내의 세포 또는 유기체는 혼합에 의해 추가로 용해된다. 일 실시예에서, 혼합은 추출 챔버의 초음파 처리에 의한 것이다. 일부 실시예에서, 그들과 관련된 샘플 DNA 및/또는 RNA를 갖는 비드는 세척되고, DNA 및/또는 RNA는 비드로부터 용출된다. 일부 실시예에서, 정제 및/또는 분리된 DNA 및/또는 RNA를 포함하는 용액은 DNA 및/또는 RNA의 증폭을 위한 시약을 포함하는 동결 건조된 마스터 믹스를 재수화하는데 사용된다. 일 실시예에서, 분리 및/또는 정제된 DNA 및/또는 RNA를 포함하는 용액은 추출 챔버로부터 복수의 시약 챔버로 이동되며, 각각의 시약 챔버는 검출 챔버와 전용 유체 연통한다. 각각의 시약 챔버는 특정 DNA 또는 RNA 목표 분석믈의 증폭 및 검출을 위한 시약을 포함한다. 이러한 방식으로, 전용 검출 챔버를 갖는 2, 4, 6, 8, 10, 12개 또는 임의 개수의 시약 챔버를 갖는 카트리지는 단일 샘플로부터 목표 핵산의 멀티플렉싱을 달성한다. 일 실시예에서, 카트리지는 각각 전용 검출 챔버를 갖는 4개의 시약 챔버를 포함하고, 각각의 시약 챔버는 특정 목표 분석물의 증폭 및 검출을 위한 시약(예를 들어, 프라이머, 프로브, 효소, 염, 당, 등)을 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 시약 챔버는 특정 병원체로부터의 핵산 중 하나의 증폭 및 검출을 위한 시약(또는 기술 분야에서 마스터 믹스라고도 지칭함)을 포함한다. 일 실시예에서, 병원체는 인플루엔자 A, 인플루엔자 B, RSV, 및 SARS-CoV-2로부터 선택된다. 일 실시예에서, 병원체는 인플루엔자 A, 인플루엔자 B, RSV, 및 SARS-CoV-2, 보르데텔라 페르투시스, 보르데텔라 파라페르투시스, C. 디피실, 그룹 A β-용혈성 스트렙토코커스(스트렙토코커스 피오젠), 피오제닉 그룹 C/G(스트렙토코커스 디스갈락티에), 헤르페스 심플렉스 바이러스 1, 헤르페스 심플렉스 바이러스 2, 바리셀라-조스터 바이러스, 인간 메타뉴모바이러스, 트리코모나스, 인간 아데노바이러스 및 파라인플루엔자 바이러스(PIV-1, PIV-2, 및/또는 PIV-3)로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 각각의 시약 챔버의 시약은 목표 핵산 서열의 증폭이 수행될 수 있는 전용 검출 챔버로 이송된다. 일부 실시예에서, 검출 챔버에서의 증폭은 목표 바이러스(존재하는 경우) 및 샘플에 존재하는 공정 제어에 대한 앰플리콘을 생성하는 최적화된 조건 하에서 수행되는 Taq-man® 멀티플렉스 다중 실시간 RT-PCR 반응을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 검출 챔버는 특정 라벨, 태그 또는 검출 시약의 존재 또는 부재를 결정하도록 검출 챔버의 앰플리콘을 검사하기 위해, 카트리지를 수용하는 기구의 광학 시스템에 의한 심문을 위한 광학 창으로 구성된다.In some embodiments, after the sample is introduced into the sample port of the cartridge, the port is closed and the cartridge is inserted into the instrument to initiate sample processing. In some embodiments, as detailed herein, the sample is pushed out of the sample port by the lysis buffer. In some embodiments, the lysis buffer also rehydrates a process control, such as an Escherichia virus MS2 (MS2) process control. In some embodiments, the sample and process controls are moved along with particles or beads, such as magnetic particles, into an extraction chamber of a cartridge as described herein. In some embodiments, a solution containing the sample, optional process controls, and fluid (such as a lysis buffer or transport medium) is mixed in an extraction chamber, and cells or organisms in the sample are further lysed by the mixing. In one embodiment, mixing is by sonication of the extraction chamber. In some embodiments, beads having sample DNA and/or RNA associated with them are washed, and DNA and/or RNA is eluted from the beads. In some embodiments, a solution containing purified and/or isolated DNA and/or RNA is used to rehydrate a lyophilized master mix containing reagents for amplification of DNA and/or RNA. In one embodiment, a solution containing the isolated and/or purified DNA and/or RNA is passed from the extraction chamber to a plurality of reagent chambers, each reagent chamber in dedicated fluid communication with the detection chamber. Each reagent chamber contains reagents for amplification and detection of a specific DNA or RNA target analyte. In this way, cartridges with 2, 4, 6, 8, 10, 12 or any number of reagent chambers with dedicated detection chambers achieve multiplexing of target nucleic acids from a single sample. In one embodiment, the cartridge includes four reagent chambers, each with a dedicated detection chamber, each reagent chamber containing reagents (e.g., primers, probes, enzymes, salts, sugars) for amplification and detection of a particular target analyte. , etc.). In one embodiment, each reagent chamber contains reagents (also referred to in the art as a master mix) for amplification and detection of one of the nucleic acids from a specific pathogen. In one embodiment, the pathogen is selected from influenza A, influenza B, RSV, and SARS-CoV-2. In one embodiment, the pathogen is influenza A, influenza B, RSV, and SARS-CoV-2, Bordetella pertussis, Bordetella parapertussis, C. difficile, Group A β-hemolytic streptococcus ( Streptococcus piogen), pyogenic group C/G (Streptococcus disgalactie), herpes simplex virus 1, herpes simplex virus 2, varicella-zoster virus, human metapneumovirus, trichomonas, human adenovirus and Parainfluenza viruses (PIV-1, PIV-2, and/or PIV-3). In some embodiments, reagents in each reagent chamber are transferred to dedicated detection chambers in which amplification of target nucleic acid sequences can be performed. In some embodiments, amplification in a detection chamber is a Taq-man® multiplex multiplex real-time RT-PCR reaction performed under optimized conditions to generate amplicons for the target virus (if present) and process controls present in the sample. can include In one embodiment, each detection chamber is provided with an optical window for interrogation by an optical system of an instrument housing a cartridge to inspect amplicons in the detection chamber to determine the presence or absence of a particular label, tag, or detection reagent. It consists of

일부 실시예에서, 각각의 마스터 믹스는, 프라이머 및 하나, 둘, 또는 이상의 바이러스 목표 및/또는 공정 제어에 고유한, 듀얼-라벨된 것과 같은 라벨된 프로브를 함유한다. 일부 실시예에서, 프로브는, 예를 들어, 일단은 형광단으로, 타단은 소광제로 라벨링된다. 일부 실시예에서, 마스터 믹스 시약은, 존재할 경우, 바이러스 RNA의 cDNA 및 최적으로 MS2 박테리오파지 공정 제어 RNA를 생성하기 위한 역전사 효소 단계를 위한 시약을 포함한다. 일부 실시예에서, 중합 효소는 DNA 증폭 동안, 상보적 DNA 서열에 결합된 프로브를 절단하여 소광제로부터 형광단을 분리한다. 일부 실시예에서, 이 절단은 형광 신호의 증가를 생성하고 충분한 형광이 달성되면, 샘플은 검출된 목표 서열에 대해 양성인 것으로 보고된다. 일부 실시예에서, 카트리지를 수용하는 기구는 또한 목표 뉴클레오티드 서열의 존재 또는 부재에 대하여 양성, 음성, 및/또는 무효 결과와 같은 결과를 제어, 모니터링 및 판독하기 위한 사용자 인터페이스 스크린을 포함한다.In some embodiments, each master mix contains primers and labeled probes, such as dual-labeled, that are unique to one, two, or more viral targets and/or process controls. In some embodiments, the probe is labeled, for example, with a fluorophore on one end and a quencher on the other end. In some embodiments, master mix reagents include cDNA of viral RNA, if present, and reagents for a reverse transcriptase step to optimally generate MS2 bacteriophage process control RNA. In some embodiments, a polymerase separates a fluorophore from a quencher by cleaving a probe bound to a complementary DNA sequence during DNA amplification. In some embodiments, this cleavage produces an increase in fluorescence signal and when sufficient fluorescence is achieved, the sample is reported as positive for the detected target sequence. In some embodiments, the device receiving the cartridge also includes a user interface screen for controlling, monitoring, and reading results such as positive, negative, and/or invalid results for the presence or absence of a target nucleotide sequence.

도 1은, 일부 실시예에 따른 광학 소스(122) 및 카트리지(112)를 수용하기 위한 기구(104)를 포함하는 테스팅 아키텍처(102)를 도시한다. 기구(104)는 카트리지(112)를 수용하도록 구성되며, 카트리지는 목표 핵산을 포함하는 것으로 의심되는 샘플을 포함한다. 일부 실시예에서, 목표 핵산은 병원체의 핵산의 일부이거나, 병원체 산물 또는 단백질과 연관된다. 병원체는 박테리아, 바이러스, 프리온, 포자, 및 유사한 것을 포함할 수 있다.1 shows a testing architecture 102 that includes an optical source 122 and a mechanism 104 for receiving a cartridge 112 in accordance with some embodiments. Instrument 104 is configured to receive a cartridge 112, which cartridge contains a sample suspected of containing a target nucleic acid. In some embodiments, a target nucleic acid is part of a nucleic acid of a pathogen or is associated with a pathogen product or protein. Pathogens may include bacteria, viruses, prions, spores, and the like.

계속해서 도 1을 참조하면, 기구(104)는 도 1에서 소니케이터(110)로 나타내어지고, x-y-z 좌표 중 적어도 하나에서 이동 가능한 하나 이상의 소니케이터를 추가로 포함한다. 하나 이상의 소니케이터는, 예를 들면, 챔버의 구성 요소의 상호 작용을 강화하고 및/또는 그 사이의 화학적 상호 작용 또는 반응을 위한 혼합을 제공하도록, 선택된 부분 또는 카트리지(112)의 부분(예를 들어, 추출 챔버, 검출 챔버, 샘플 챔버, 챔버의 조합, 또는 유사한 것)과 상호 작용하도록 구성된다. 일 실시예에서, 카트리지는 가요성 재료로 구성된 벽을 포함하고, 기구에 삽입되는 경우 카트리지는 하나 이상의 소니케이터가 가요성 벽과 접촉할 수 있도록 위치된다. 일 실시예에서, 카트리지는 단단한 플라스틱 또는 열가소성 재료로 구성되고, 가요성 재료는 단단한 카트리지의 일측에 부착되어, 이를 통해 카트리지의 일측 상에 단단한 벽을 갖는 추출 챔버 및 카트리지의 타측 상에 가요성 벽을 형성한다. x-y-z 좌표 중 적어도 하나에서 이동 가능한 기구의 소니케이터는, 추출 챔버의 가요성 벽 상 하나 이상의 위치에서 초음파 처리하도록 이동 가능하게 위치된다.With continuing reference to FIG. 1 , instrument 104 further includes one or more sonicators, shown in FIG. 1 as sonicator 110 , and movable in at least one of the x-y-z coordinates. One or more sonicators may be selected portions or portions of the cartridge 112 (e.g., to enhance interactions of the components of the chamber and/or to provide mixing for chemical interactions or reactions therebetween). eg, an extraction chamber, a detection chamber, a sample chamber, a combination of chambers, or the like). In one embodiment, the cartridge includes a wall made of a flexible material, and the cartridge is positioned such that one or more sonicators can contact the flexible wall when inserted into an instrument. In one embodiment, the cartridge is constructed of a rigid plastic or thermoplastic material, and the flexible material is attached to one side of the rigid cartridge, thereby creating an extraction chamber with a rigid wall on one side of the cartridge and a flexible wall on the other side of the cartridge. form A sonicator of the instrument, movable in at least one of the x-y-z coordinates, is movably positioned to sonicate at one or more locations on the flexible wall of the extraction chamber.

일부 실시예에서, 기구(104)는 또한 전자석, 솔레노이드, 또는 이동 가능한 및/또는 스위치 가능한(on/off) 국부 자기장을 생성하는 임의의 요소와 같은, 적어도 하나의 자기장(116)을 포함한다. 일 실시예에서, 국부 자기장은 카트리지의 추출 챔버와 같은 카트리지에서 복수의 자성 비드 또는 입자를 포획하도록 위치될 수 있다. 자성 입자는, 그 표면에 부착된 것과 같이, 샘플의 세포 또는 병원체 구성 요소로부터 추출된 핵산 부분을 포함할 수 있다.In some embodiments, instrument 104 also includes at least one magnetic field 116, such as an electromagnet, solenoid, or any element that generates a movable and/or switchable (on/off) local magnetic field. In one embodiment, the local magnetic field may be positioned to trap a plurality of magnetic beads or particles in a cartridge, such as an extraction chamber of the cartridge. The magnetic particle, as attached to its surface, may contain portions of nucleic acids extracted from cellular or pathogenic components of the sample.

일부 실시예에서, 기구는 시약 및 용리액과 같은, 액체를 카트리지로 그리고 카트리지의 한 위치에서 다른 위치로 이동시키기 위한 가압 유체를 제공하는 공압 유닛(114)을 포함한다. 공압 유닛(114)은 또한 카트리지로부터 반응 잔여물을 제거하도록 가압/감압을 사용할 수 있다. 이를 위해, 공압 유닛(114)은 펌프, 가압 가스 카트리지 등을 사용할 수 있으며, 설비의 가압 가스 라인 또는 가스 라인과 결합될 수 있다. 공압 유닛(114)은 공압 유닛의 유체 소스를 카트리지의 밸브 또는 도관과 결합하는 유체(또는 가스) 매니폴드(미도시)를 통해 카트리지(112)에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 기구(104)는 피어싱 요소를 활성화(예를 들어, 카트리지에서 시약 캐니스터를 개방하도록)하거나, 또는 카트리지의 유체 도관 및 챔버의 밸브를 개방/폐쇄하도록 핀 및 기타 요소와 같은 카트리지(112)의 구성 요소를 기계적으로 활성화하는 액추에이터(118)를 포함한다.In some embodiments, the instrument includes a pneumatic unit 114 that provides pressurized fluid to move liquids, such as reagents and eluents, into the cartridge and from one location on the cartridge to another. The pneumatic unit 114 may also use pressurization/decompression to remove reaction residues from the cartridge. For this purpose, the pneumatic unit 114 may use a pump, a pressurized gas cartridge, or the like, and may be coupled with a pressurized gas line or gas line of the facility. The pneumatic unit 114 may be coupled to the cartridge 112 via a fluid (or gas) manifold (not shown) coupling the fluid source of the pneumatic unit to a valve or conduit of the cartridge. In some embodiments, instrument 104 activates piercing elements (eg, to open a reagent canister in a cartridge), or cartridges, such as pins and other elements, to open/close valves of chambers and fluid conduits of the cartridge. and an actuator 118 that mechanically activates the components of 112.

도 1을 더 참조하여, 일부 실시예에서, 테스팅 아키텍처(102)는 카트리지의 검출 챔버의 조명 및 그로부터의 신호 검출을 위한 광학 유닛(126)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 유닛은 기구(104)의 일부이다. 광학 유닛은 광학 커플러(128)를 통해 카트리지(112)의 검출 챔버로 전달되는 여기 신호(124)를 제공하는 광학 소스(122)를 포함할 수 있다. 광학 커플러(128)는 또한 검출 챔버로부터 기구의 프로세서 회로(106)로 다시 응답 신호(120)를 제공하는 하나 이상의 검출기를 포함할 수 있다. 응답 신호(120)는 광학 커플러(128)의 감광성 요소로부터 변환된 전기 신호일 수 있으며, 이는 샘플에서 의심되는 목표 핵산의 존재를 나타낸다. 일부 실시예에서, 여기 신호(124)는 의심되는 목표 핵산으로부터 원하는 응답 신호(120)를 유도하도록 선택된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 여기 신호(124)는 의심되는 목표 핵산의 적어도 일부와 화학적 친화성을 갖는 태그의 형광 방출을 위한 광학 펌프이다. 따라서, 태그의 적절한 스펙트럼 대역에서 형광 방출이 검출될 때 응답 신호(124)가 제공될 수 있다.With further reference to FIG. 1 , in some embodiments, testing architecture 102 may include an optical unit 126 for illumination of a detection chamber of a cartridge and detection of a signal therefrom. In some embodiments, the optical unit is part of instrument 104 . The optical unit may include an optical source 122 that provides an excitation signal 124 that is passed through an optical coupler 128 to the detection chamber of the cartridge 112 . The optical coupler 128 may also include one or more detectors that provide a response signal 120 from the detection chamber back to the processor circuit 106 of the instrument. Response signal 120 may be an electrical signal converted from a photosensitive element of optical coupler 128, which indicates the presence of the suspected target nucleic acid in the sample. In some embodiments, excitation signal 124 is selected to derive a desired response signal 120 from a suspect target nucleic acid. For example, in some embodiments, excitation signal 124 is an optical pump for fluorescence emission of a tag that has chemical affinity with at least a portion of a suspected target nucleic acid. Thus, a response signal 124 may be provided when fluorescence emission is detected in the appropriate spectral band of the tag.

도 1을 더 참조하여, 프로세서 회로(106)는 기구(104)에서 메모리 회로(108)에 저장된 명령을 실행한다. 그 결과, 기구(104)는 여기서 기술된 바와 같은 방법의 하나 이상의 단계를 적어도 부분적으로 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서 회로(106)는 응답 신호(120)의 신호 처리를 위한 단계를 수행할 수 있다. 프로세서 회로(106)는 또한, 여기서 기술된 방법에 기술된 바와 같이 단계를 수행하도록 공압 유닛(114), 소니케이터(들)(110), 및 광학 유닛(126)을 제어할 수 있다.Referring further to FIG. 1 , processor circuit 106 executes instructions stored in memory circuit 108 in instrument 104 . As a result, instrument 104 may at least partially perform one or more steps of a method as described herein. For example, the processor circuit 106 may perform steps for signal processing of the response signal 120 . Processor circuit 106 may also control pneumatic unit 114, sonicator(s) 110, and optical unit 126 to perform steps as described in the methods described herein.

도 2a 내지 도 2d는 일부 실시예에 따른 샘플 테스팅을 위한 카트리지의 상이한 도면을 도시한다. 도 2a는 일부 실시예에 따른 샘플 테스팅을 위한 카트리지(2100)의 평면도를 도시한다. 카트리지는 샘플 포트(2102), 추출 챔버 출구 밸브(2105)와 연결된 추출 챔버(2104), 및 하나 이상의 PCR/검출 챔버(2106, 2108, 2110, 및 2112)(즉, 일부 실시예에서 챔버는 PCR 챔버 및 검출 챔버 모두의 역할을 하도록 구성될 수 있음), 및 하나 이상의 PCR/검출 챔버 밸브(2114, 2116, 2118, 및 2120)를 포함하는, 복수의 챔버를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 중앙선 아래에 위치된 샘플 포트와 함께 기구로 삽입될 때 카트리지의 방향은 중력의 반대 방향으로 샘플 포트로부터 추출 챔버로 샘플의 이동을 제공한다. 일부 실시예에서, 카트리지는 하나 이상의 시약 캐니스터(2122, 2124, 2126 및 2128)를 포함할 수 있고, 시약 캐니스터의 적어도 일부는 추출 챔버, 및 하나 이상의 시약 캐니스터 밸브(2130, 2132, 2134, 및 2136)와 유체 연통할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘플 포트(2102)는 샘플(예를 들어, 생물학적 샘플)을 포함하는 스왑을 수용한다. 일부 실시예에서, 제2 샘플 포트는 액체 샘플을 수용하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 드롭, 또는 주사기, 및 유사한 것으로부터). 일부 실시예에서, 생물학적 샘플은 체액(예를 들어, 혈액, 혈청, 혈장, 가래, 점액, 타액, 눈물, 대변, 또는 소변)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 생물학적 샘플은 인간이고, 목표 핵산의 하나 이상의 부분의 준재는 샘플을 제공하는 개인에 대한 의학적 진단을 나타낼 수 있다. 각각의 시약 캐니스터(2122, 2124, 2126 및 2128)는 동결 건조될 수 있거나, 액체 형태일 수 있는 시약을 함유한다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 시약 캐니스터의 시약은 캐니스터 밸브(2130, 2132, 2134 및 2136)를 통해 샘플 포트와 유체 연통하는 용해 매체를 포함할 수 있다. 일단 용액 안이면, 시약은 샘플 성분 및 기타 다른 시약과 반응하여, 샘플에 존재할 수 있는 목표 핵산의 일부를 추출한다. 각각의 시약 캐니스터의 부피는 추출 챔버의 부피와 동일하거나, 거의 동일할 수 있다.2A-2D show different views of a cartridge for sample testing in accordance with some embodiments. 2A shows a top view of a cartridge 2100 for sample testing, in accordance with some embodiments. The cartridge includes a sample port 2102, an extraction chamber 2104 coupled with an extraction chamber outlet valve 2105, and one or more PCR/detection chambers 2106, 2108, 2110, and 2112 (i.e., in some embodiments the chambers are PCR may be configured to serve as both a chamber and a detection chamber), and one or more PCR/detection chamber valves 2114, 2116, 2118, and 2120. In some embodiments, the orientation of the cartridge when inserted into the instrument with the sample port positioned below the centerline provides for movement of the sample from the sample port into the extraction chamber in the opposite direction of gravity. In some embodiments, a cartridge may include one or more reagent canisters 2122, 2124, 2126, and 2128, at least some of which may include an extraction chamber, and one or more reagent canister valves 2130, 2132, 2134, and 2136. ) can be in fluid communication with. In some embodiments, sample port 2102 receives a swab containing a sample (eg, a biological sample). In some embodiments, the second sample port may be configured to receive a liquid sample (eg, from a drop, or syringe, and the like). In some embodiments, a biological sample may include bodily fluid (eg, blood, serum, plasma, sputum, mucus, saliva, tears, feces, or urine). In some embodiments, the biological sample is human, and the presence of one or more portions of the target nucleic acid may represent a medical diagnosis for the individual providing the sample. Each reagent canister 2122, 2124, 2126 and 2128 contains reagents that may be lyophilized or may be in liquid form. In some embodiments, reagents in at least one reagent canister may include a dissolution medium in fluid communication with the sample ports through canister valves 2130, 2132, 2134, and 2136. Once in solution, the reagent reacts with the sample components and other reagents to extract a portion of the target nucleic acid that may be present in the sample. The volume of each reagent canister may be equal to, or approximately equal to, the volume of the extraction chamber.

일부 실시예에서, 카트리지는 함께 조립된 여러 조각을 포함한다. 제1 조각은 여러 챔버 및 도관을 포함하는 사출 성형된 플라스틱 조각을 포함할 수 있다. 다른 조각은 기구의 액추에이터의 정렬을 위한 기능과, 샘플 포트 커버 부착 지점(작은 구멍 및 기타 특징 참조)을 갖는 평면 커버, 또는 플라스틱 필름을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지의 하나 이상의 유체 도관 및 챔버는 유체의 계량을 용이하게 하고 검출 챔버의 완전한 충전 및 배기를 용이하게 하기 위해 소수성 필터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 소수성 필터는 카트리지 본체에 용접될 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지는 작업 흐름 동안 형성되는 기포를 포획하기 위한 하나 이상의 기포 트랩(2166, 2168, 2170 및 2172)을 포함할 수 있다('샤크 핀(shark fin)' 특징 참조). 일부 실시예에서, 기구에서 소니케이터의 작용은 플라스틱 필름에 대해 일어난다.In some embodiments, a cartridge includes several pieces assembled together. The first piece may comprise an injection molded plastic piece containing several chambers and conduits. Other pieces may include a flat cover, or plastic film, with functions for aligning the instrument's actuators, and sample port cover attachment points (see eyelets and other features). In some embodiments, one or more fluid conduits and chambers of the cartridge may include a hydrophobic filter to facilitate metering of fluid and to facilitate complete filling and evacuation of the detection chamber. In some embodiments, a hydrophobic filter may be welded to the cartridge body. In some embodiments, the cartridge may include one or more bubble traps 2166, 2168, 2170, and 2172 to trap air bubbles formed during the workflow (see 'shark fin' feature). In some embodiments, action of the sonicator in the device is against a plastic film.

일부 실시예에서, 추출 챔버는 제1 위치에 있는 제1 입구 포트 및 제2의, 상이한 위치에 있는 제2 입구 포트를 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 입구 포트 및 제2 입구 포트 중 하나는, 추출 챔버를 본질적으로 동일한 부피의 두개의 섹션 또는 동일하지 않은 부피의 두개의 섹션으로 분리하는 중앙선에 또는 그 아래에 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 중앙선 아래에 위치되는 샘플 포트와 함께 기구로 삽입될 때, 카트리지의 방향은 중력의 반대 방향으로 샘플 포트로부터 추출 챔버로 샘플의 이동을 제공한다.In some embodiments, the extraction chamber includes a first inlet port at a first location and a second inlet port at a second, different location. In some embodiments, one of the first inlet port and the second inlet port may be located at or below a centerline separating the brewing chamber into two sections of essentially equal volume or two sections of unequal volume. there is. In some embodiments, when inserted into an instrument with a sample port positioned below the centerline, the orientation of the cartridge provides for movement of the sample from the sample port into the extraction chamber in the opposite direction of gravity.

도 2a를 더 참조하여, 카트리지는 포트(2138, 2140, 2142 및 2144)와 같은 복수의 공급 포트, 가스 벤트(2146), 벤트 밸브(2152), 및 시약이 사용되고 카트리지의 유체 도관으로부터 제거된 후 시약 잔여물을 수집하도록 폐기물 챔버(2164)를 갖는 폐기물 밸브(2150)에 의해 유체적으로 결합되는 폐기물 경로(2148)와 같은 복수의 가스 공급 포트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 시약 캐니스터의 전부 또는 일부는 하나 이상의 가스 공급 포트를 통해 전용 가스 소스와 유체 연통할 수 있다. 일부 실시예에서, 기구의 공압 유닛은 카트리지를 통해 샘플 또는 유체 처리 시약, 및 유사한 것을 포함하는 유체와 같은 유체를 이동시키고, 폐기물 밸브가 개방된 경우 추출 또는 처리 챔버로부터 폐기물 경로를 통해 폐기물 챔버로 반응 산물 또는 반응 잔여물을 제공하도록 가압 가스를 공급한다. 가스 공급 포트(2138, 2140, 2142, 2144)는 카트리지의 유체 도관을 공압 유닛의 공급 라인과 결합한다. 일부 실시예에서, 공압 유닛은 카트리지의 가스 공급 포트에 결합된 공압 유닛의 공급 라인을 통해 카트리지에 가스 공급을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 공압 유닛은 약 2 - 70kPa(킬로-파스칼), 2 - 50kPa, 2 - 35kPa, 5 - 50kPa, 5 - 35kPa 또는 2 - 150kPa에서 카트리지에 가스 공급을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 유체는 가스이고, 일부 실시예에서, 가스는 공기, 질소, 아르곤 또는 임의의 다른 불활성 가스 또는 이들의 조합일 수 있다. 시스템의 가스 벤트 및 벤트 밸브는 가스 압력을 해제하고, 가스 공급 포트로부터 카트리지의 하나 이상의 챔버를 통해 가스 유동을 유도하는 저압 지점 역할을 할 수 있다.With further reference to FIG. 2A , the cartridge has a plurality of supply ports such as ports 2138, 2140, 2142 and 2144, a gas vent 2146, a vent valve 2152, and after reagents have been used and removed from the fluid conduit of the cartridge. It may include a plurality of gas supply ports, such as a waste path 2148 fluidly coupled by a waste valve 2150 with a waste chamber 2164 to collect reagent residues. In some embodiments, all or a portion of the reagent canister may be in fluid communication with a dedicated gas source through one or more gas supply ports. In some embodiments, the instrument's pneumatic unit moves fluid, such as a sample or fluid containing fluid processing reagents, and the like, through the cartridge and from the extraction or processing chamber to the waste chamber via the waste pathway when the waste valve is open. A pressurized gas is supplied to provide reaction products or reaction residues. Gas supply ports 2138, 2140, 2142, 2144 couple the fluid conduit of the cartridge with the supply line of the pneumatic unit. In some embodiments, the pneumatic unit may provide a gas supply to the cartridge through a supply line of the pneumatic unit coupled to a gas supply port of the cartridge. In some embodiments, the pneumatic unit may provide a gas supply to the cartridge at about 2 - 70 kPa (kilo-Pascals), 2 - 50 kPa, 2 - 35 kPa, 5 - 50 kPa, 5 - 35 kPa or 2 - 150 kPa. In some embodiments, the fluid is a gas, and in some embodiments, the gas can be air, nitrogen, argon or any other inert gas or combination thereof. The system's gas vent and vent valve can act as a low pressure point to relieve gas pressure and direct gas flow from the gas supply port through one or more chambers of the cartridge.

도 2a를 계속해서 참조하면, 일부 실시예에서, 카트리지는 자성 비드 또는 상자성 입자(PMP)와 같은 비드 또는 입자를 포함하는 캐니스터 또는 챔버를 포함한다. 일 실시예에서, 자성 입자는 추출 챔버로 유입되고, 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 일단 추출 챔버 내로 유입되면, 공정의 나머지 동안 그 안에 유지된다. 샘플의 세포 또는 기타 병원성 요소에서 목표 핵산의 선택된 부분은 비드 또는 입자의 표면에 부착할 수 있으며, 시약 캐니스터로부터의 시약과 협력하여, 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이 목표 핵산(들)이 존재할 경우 샘플로부터 분리 및/또는 정제를 제공한다.With continued reference to FIG. 2A , in some embodiments, a cartridge includes a canister or chamber containing beads or particles, such as magnetic beads or paramagnetic particles (PMPs). In one embodiment, the magnetic particles are introduced into the extraction chamber and, once introduced into the extraction chamber, remain therein for the remainder of the process, as described in more detail below. Selected portions of target nucleic acids from cells or other pathogenic components of a sample may attach to the surface of a bead or particle, in concert with reagents from a reagent canister, if the target nucleic acid(s) are present, as further described below. Separation and/or purification from the sample is provided.

도 2a를 더 참조하면, 일부 실시예에서, 추출 챔버는 액체의 정확한 측정을 수용 및/또는 분배하기 위한 계량 챔버로서 기능한다. 이 실시예에서, 시약 캐니스터 또는 카트리지의 다른 챔버 내에 유지되는 용리 매체와 같은 액체는 이들을 유동적으로 연결하는 채널 또는 도관에 의해 추출 챔버로 이동된다. 추출 챔버는, 형성된 미리 선택된 부피를 가지며, 초과될 경우, 오버필 챔버(2174)로 오버플로우되므로, 추출 챔버에서 형성되고 계량된 유체의 부피가 보장된다. 일 실시예에서, 추출 챔버의 계량 기능은 용리 매체와 같은 유체가 추출 챔버로 유입될 때 이용된다. 용리 매체는 시약 챔버와 추출 챔버 하류 카트리지 상의 검출 챔버로 이송되고, 용리 매체의 핵산(들)은 검출을 위해 증폭된다. 일부 실시예에서, 정량 결과를 얻기 위해 각각의 증폭 또는 검출 챔버에 배치된 핵산과 함께 알려진 부피의 용리 매체를 갖는 것이 바람직하다. 이 실시예에서, 용리 매체는 밸브(2114, 2116, 2118, 및 2120)에 의해 가능한 도관을 통해 핵산 증폭을 위한 검출 또는 반응 챔버로 이동된다. 일부 실시예에서, 시약 캐니스터의 용리 매체의 부피는 계량 챔버의 미리 선택된 부피보다 클 수 있다. 따라서, 추출 챔버로 이송되는 용리 매체의 양은 미리 선택된 계량 챔버의 부피보다 작지 않다. 실시예에서, 시약 캐니스터의 용리 매체의 부피는 계량 챔버로 기능하는 추출 챔버 부분의 부피보다 커서 용리 매체가 오버필 챔버로 유동하도록 하여 용리 매체의 알려진 측정된 부피를 보장한다. 일부 실시예에서, 오버필 챔버(2174)는 매체의 오버플로우를 포획하도록 스폰지형 재료를 포함한다. 일부 실시예에서, 여과지 또는 기타 셀룰로오스 물질이 초과 유출 매체의 흡수제로 사용될 수 있다. 따라서, 오버필 챔버(2175)로부터 카트리지의 유체 도관으로 다시 떨어지거나 유동하는 것을 피하는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 오버필 챔버(2174)는 추출 챔버 및 액체 매체 시약 캐니스터와 유체 연통하여 알려진 부피의 시약 매체가 추출 챔버 내로 유입되도록 한다. 일부 실시예에서, 오버필 챔버(2174)는 추출 챔버(2104)와 유체 연통하고 알려진 부피의 액체 매체가 추출 챔버에 남도록 한다. 일부 실시예에서, 시약 캐니스터(2122, 2124, 2126, 2128) 중 적어도 하나에 있는 액체 매체의 부피는 추출 챔버(2104)의 부피를 초과한다. 초과 액체는 추출 출구 밸브(2105) 및 오버플로우 밸브(2152)를 통해 추출 챔버(2104)로부터 제거된다.With further reference to FIG. 2A , in some embodiments, the extraction chamber functions as a metering chamber for receiving and/or dispensing an accurate measure of liquid. In this embodiment, a liquid, such as an elution medium, held in a reagent canister or other chamber of a cartridge is moved to the extraction chamber by a channel or conduit fluidly connecting them. The extraction chamber has a pre-selected volume formed, which, when exceeded, overflows into the overfill chamber 2174, thus ensuring the volume of fluid formed and metered in the extraction chamber. In one embodiment, the metering function of the extraction chamber is used when a fluid such as an elution medium is introduced into the extraction chamber. The elution medium is conveyed to the detection chamber on the cartridge downstream of the reagent chamber and extraction chamber, and the nucleic acid(s) in the elution medium are amplified for detection. In some embodiments, it is desirable to have a known volume of elution medium with the nucleic acid placed in each amplification or detection chamber to obtain quantitative results. In this embodiment, the elution medium is passed through conduits available by valves 2114, 2116, 2118, and 2120 to a detection or reaction chamber for nucleic acid amplification. In some embodiments, the volume of elution medium in the reagent canister may be greater than the preselected volume of the metering chamber. Thus, the amount of elution medium delivered to the extraction chamber is not less than the volume of the preselected metering chamber. In an embodiment, the volume of elution medium in the reagent canister is greater than the volume of the portion of the extraction chamber that serves as the metering chamber to allow elution medium to flow into the overfill chamber to ensure a known measured volume of elution medium. In some embodiments, overfill chamber 2174 includes a sponge-like material to capture the overflow of media. In some embodiments, filter paper or other cellulosic material may be used as an absorbent for excess effluent media. Thus, it is desirable to avoid dripping or flowing back from the overfill chamber 2175 into the fluid conduit of the cartridge. In another embodiment, the overfill chamber 2174 is in fluid communication with the extraction chamber and the liquid medium reagent canister to allow a known volume of reagent medium to flow into the extraction chamber. In some embodiments, overfill chamber 2174 is in fluid communication with extraction chamber 2104 and allows a known volume of liquid medium to remain in the extraction chamber. In some embodiments, the volume of liquid medium in at least one of reagent canisters 2122 , 2124 , 2126 , and 2128 exceeds the volume of extraction chamber 2104 . Excess liquid is removed from the brew chamber 2104 through the brew outlet valve 2105 and the overflow valve 2152.

계속하여 도 2a를 참조하면, 카트리지(2100)는 식별자(2154, 2156, 2158 및 2160)에 의해 나타내어지고, 시약 챔버 또는 PCR 시약 챔버로 지칭되는 건조되거나 또는 동결 건조된 마스터 믹스(MMX)를 포함하는 챔버를 포함한다. 목표 핵산의 증폭을 위한 증폭 시약(예를 들어, 프라이머, 프로브, 효소, 염, 당, 등)의 비드 또는 동결 건조물(lyophilate)이 시약 챔버에 배치된다. 일부 실시예에서, 각각의 시약 챔버 내의 동결 건조물은 서로 상이할 수 있다. 일반성을 잃지 않고, 여러 조합이 실현될 수 있으며, 2개 이상의 시약 챔버가 동일한 동결 건조물(예를 들어, 2/2 조합)에 전용될 수 있거나 또는 3개의 챔버가 동일한 동결 건조물(예: 3/1 조합)을 갖거나, 또는 각 챔버가 서로 다른 동결 건조물을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 시약 챔버는 벌브(bulbous) 형상을 가질 수 있고, 동결 건조물은 비드 형상일 수 있거나, 벌브형 챔버의 직경보다 작은 직경을 갖는 임의의 다른 형상(예를 들어, 반구, 디스크, 타원, 및 유사한 것)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 동결 건조물은 증폭 공정에 대한 내부 제어로서 작용하는 공정 제어를 위한 시약을 포함한다. 공정 제어 시약은, 예를 들어, 일반적으로 액체로서 추출 챔버로 이동되는 건조 또는 액체 형태로 카트리지의 챔버에 배치된 시약일 수 있다. 일부 실시예에서, 공정 제어 시약은 동결 건조된 에스케리키아 바이러스 MS2(MS2) 박테리오 파지 공정 제어일 수 있다. 일부 실시예에서, PCR 시약 챔버에서 핵산과 시약의 혼합을 용이하게 하기 위해 기기의 소니케이터가 카트리지와 접촉하도록 위치된다. 각각의 시약 챔버는 열 순환이 발생할 수 있고 핵산이 증폭되는 검출 챔버와 유체 연통한다. 각각의 검출 챔버의 앰플리콘에는 검출, 식별 및/또는 구별을 위한 검출 가능한 라벨이 있다. 검출 가능한 라벨 또는 태그는 형광 방출 태그, 또는 앰플리콘에 부착된 다른 방사선 방출 태그일 수 있다. 일반성을 잃지 않고, 핵산 증폭을 위한 임의의 수의 검출 챔버가 다양한 실시예에서 실현될 수 있다.With continued reference to FIG. 2A , cartridge 2100 is indicated by identifiers 2154, 2156, 2158 and 2160 and contains a dried or lyophilized master mix (MMX), referred to as a reagent chamber or PCR reagent chamber. It includes a chamber that Beads or lyophilates of amplification reagents (eg, primers, probes, enzymes, salts, sugars, etc.) for amplification of target nucleic acids are placed in the reagent chamber. In some embodiments, the lyophilizates in each reagent chamber may be different from each other. Without loss of generality, several combinations may be realized, where two or more reagent chambers may be dedicated to the same lyophilisate (e.g., a 2/2 combination) or three chambers may be dedicated to the same lyophilisate (e.g., a 3/2 combination). 1 combination), or each chamber can have a different lyophilizate. In some embodiments, the reagent chamber may have a bulbous shape, and the lyophilizate may be bead-shaped, or any other shape having a smaller diameter than the diameter of the bulb-shaped chamber (e.g., hemisphere, disk, ellipses, and the like). In one embodiment, the lyophilizate contains reagents for process control that act as internal controls for the amplification process. The process control reagent may be, for example, a reagent disposed in the chamber of the cartridge in dry or liquid form that is normally transferred to the extraction chamber as a liquid. In some examples, the process control reagent may be lyophilized Escherichia virus MS2 (MS2) bacteriophage process control. In some embodiments, a sonicator of the instrument is positioned in contact with the cartridge to facilitate mixing of the nucleic acid and reagents in the PCR reagent chamber. Each reagent chamber is in fluid communication with a detection chamber in which thermal cycling can occur and nucleic acids are amplified. Amplicons in each detection chamber have detectable labels for detection, identification and/or differentiation. The detectable label or tag may be a fluorescent emissive tag or other radioactive emissive tag attached to the amplicon. Without loss of generality, any number of detection chambers for nucleic acid amplification may be realized in various embodiments.

일부 실시예에서, 목표 분석믈을 포함하는 것으로 의심되는 샘플의 계량된 부피 또는 양은 용해 버퍼와 같은 액체와 함께 샘플 포트를 통해 샘플 챔버로부터 이송된다. 액체는 MS2 박테리오 파지 공정 제어와 같은 공정 제어를 재수화하도록 건조 공정 제어가 있는 챔버를 포함하거나, 통과할 수 있다. 일부 실시예에서, 공정 제어 및 자성 비드와 함께 계량된 샘플은 추출 챔버로 이동된다. 일부 실시예에서, 샘플, 공정 제어 및 자성 비드를 포함하는 용액은 초음파 처리에 의해 혼합되고, 샘플의 세포는 용해되어 핵산을 추출 챔버의 용액으로 방출한다. 일부 실시예에서, 용해 버퍼는 추출 챔버로부터 제거되며, 자성 비드 및 자성 비드에 부착하는 임의의 핵산은 챔버의 벽에 인가된 자기장에 의해 추출 챔버에 고정된다. 그런 다음 하나 이상의 서로 다른 세척 용액을 추출 챔버에 순차적으로 유입하고 자성 비드를 세척 용액으로 방출할 수 있다. 세척 단계가 완료되고 세척 용액이 추출 챔버로부터 배수된 후 용리 버퍼가 추출 챔버로 유입되고 다시 챔버 벽에 적용된 자기장에 의해 추출 챔버에 자성 비드가 고정된다. 자성 비드는 자성 입자에서 핵산을 용리 버퍼로 용리하도록 용리 버퍼로 방출된다. 일부 실시예에서, 샘플로부터 분리된 핵산, 및 선택적으로 공정 제어 핵산을 포함하는 용리 버퍼는 각각의 PCR 시약 챔버에서 동결 건조된 마스터 믹스를 재수화하는데 사용된다.In some embodiments, a metered volume or amount of sample suspected of containing the target analyte is transferred from the sample chamber through a sample port along with a liquid such as a lysis buffer. The liquid may contain or be passed through a chamber with a drying process control to rehydrate process control, such as an MS2 bacteriophage process control. In some embodiments, the weighed sample along with process controls and magnetic beads are moved to the extraction chamber. In some embodiments, a solution comprising the sample, process controls and magnetic beads are mixed by sonication, and cells in the sample are lysed to release nucleic acids into the solution in the extraction chamber. In some embodiments, the lysis buffer is removed from the extraction chamber, and the magnetic beads and any nucleic acids attached to the magnetic beads are immobilized in the extraction chamber by a magnetic field applied to the walls of the chamber. One or more different wash solutions may then be sequentially introduced into the extraction chamber and the magnetic beads ejected into the wash solution. After the washing step is completed and the washing solution is drained from the extraction chamber, the elution buffer is introduced into the extraction chamber and the magnetic beads are fixed in the extraction chamber by a magnetic field applied to the chamber wall. The magnetic beads are released into the elution buffer to elute nucleic acids from the magnetic particles into the elution buffer. In some embodiments, an elution buffer comprising nucleic acids isolated from the sample, and optionally process control nucleic acids, is used to rehydrate the lyophilized master mix in each PCR reagent chamber.

일부 실시예에서, 카트리지는 액체 샘플 및/또는 스왑 샘플 존재 검출 기능(들)을 포함할 수 있다. 따라서, 검출 기능이 카트리지의 샘플 및/또는 카트리지의 스왑의 존재를 나타낼 때 신호가 기기의 프로세서 회로로 전달된다. 샘플 및/또는 카트리지의 스왑의 존재를 확인하는 신호를 수신하면 기구에 저장된 프로그램이 자동으로 이벤트 시퀀스가 되어 샘플의 목표 분석물의 존재 또는 부재를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, 기구는, 카트리지가 준비되었고, 테스팅 시퀀스를 시작할 수 있음을 나타내는 경고 알림을 사용자에게 제공할 수 있다.In some embodiments, the cartridge may include liquid sample and/or swab sample presence detection function(s). Thus, a signal is passed to the processor circuitry of the device when the detection function indicates the presence of a sample in the cartridge and/or a swap in the cartridge. Upon receipt of a signal confirming the presence of a sample and/or swap of a cartridge, a program stored in the instrument may automatically become a sequence of events to determine the presence or absence of a target analyte in the sample. In some embodiments, the instrument may provide a warning notification to the user indicating that the cartridge is ready and that the testing sequence may begin.

카트리지는 처리를 위해 추출 챔버로 보내질 수도 있고, 보내지지 않을 수도 있는 자체 전용 챔버에 배치되는 내부 대조군 또는 별도의 챔버에 대조 샘플을 포함할 수 있다. 따라서 대조 샘플은 용리 매체를 포함하는 적어도 하나의 시약 또는 전부와 화학적 상호 작용을 겪는 자성 비드로 부착하는 단계를 포함하는, 정규 샘플의 처리 단계 중 하나 이상 또는 모두를 겪는 핵산 대조군을 포함할 수 있다.The cartridge may contain a control sample in a separate chamber or an internal control placed in its own dedicated chamber that may or may not be sent to the extraction chamber for processing. Thus, a control sample can include a nucleic acid control that has undergone one or more or all of the processing steps of a regular sample, including attaching magnetic beads that undergo chemical interaction with at least one or all of the reagents comprising the elution medium. .

일부 실시예에서, 카트리지는 탭, 노치, 디봇 또는 유사한 형태의 물리적 기점과 같이 시스템 내부에서 카트리지를 당길 수 있도록 기구를 용이하게 하는 삽입 특징부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지가 기구에 삽입될 때 그리고 샘플을 처리하는 동안 카트리지의 방향은 샘플 포트가 삽입 및 처리 위치에서 카트리지와 교차하는 중앙선 아래에 위치하도록 한다. 이 실시예에서, 중력의 반대 방향으로 샘플 포트로부터 추출 챔버로 샘플을 이송한다.In some embodiments, the cartridge may include an insertion feature that facilitates a mechanism to pull the cartridge within the system, such as a tab, notch, divot, or similar form of physical fiducial. In some embodiments, when the cartridge is inserted into the instrument and during sample processing, the orientation of the cartridge is such that the sample port is below the center line intersecting the cartridge at the insertion and processing location. In this embodiment, the opposite direction of gravity transfers the sample from the sample port to the extraction chamber.

도 2b 내지 도 2d는 일 실시예에 따른 샘플 테스팅을 위한 카트리지의 프로파일 또는 구성을 도시한다. 도 2b는 기구에 대한 카트리지의 '내부(inner)' 측면일 수 있는 카트리지의 제1 측면의 평면도를 도시한다. 도 2c는 카트리지의 제2 측면의 평면도를 도시하며, 제1 측면과 제2 측면은 대향하고 서로 상보적이다. 추출 챔버(2104), 시약 캐니스터(2122, 2124, 2126, 및 2128), 검출 챔버(2106, 2108, 2110 및 2112), 폐기물 챔버(2164), 기포 트랩(2166, 2168, 2170 및 2172) 및 폐기물 경로(2148)는 도 2a와 관련하여 기술한 바와 같다. 도 2b 내지 도 2d에 도시된 실시예에서, 카트리지는 2개의 샘플 포트를 포함하고, 제1 샘플 포트(2102)는 그 위에 샘플을 갖는 스왑을 수용하도록 설계되고, 제2 샘플 포트(2200)는 피펫과 같은 액체 샘플을 수용하도록 구성된다. 소수성 필터(2202)는 유체 유동을 용이하게 하고 잔여물이 도관에 남아 있는 것을 방지하도록 검출 챔버(검출 챔버 패널(2204))로 이어지는 도관에 배치될 수 있다. 정렬 특징부(2206)는 기구 내에서 카트리지의 위치 지정을 가능하게 한다.2B-2D illustrate a profile or configuration of a cartridge for sample testing according to one embodiment. FIG. 2B shows a plan view of a first side of the cartridge, which may be the 'inner' side of the cartridge relative to the instrument. 2C shows a plan view of a second side of the cartridge, the first side and the second side being opposite and complementary to each other. Extraction chamber 2104, reagent canisters 2122, 2124, 2126, and 2128, detection chambers 2106, 2108, 2110, and 2112, waste chamber 2164, bubble traps 2166, 2168, 2170, and 2172, and waste. Path 2148 is as described with respect to FIG. 2A. In the embodiment shown in FIGS. 2B-2D , the cartridge includes two sample ports, a first sample port 2102 designed to receive a swab with a sample thereon, and a second sample port 2200 It is configured to receive a liquid sample such as a pipette. A hydrophobic filter 2202 may be disposed in the conduit leading to the detection chamber (detection chamber panel 2204) to facilitate fluid flow and prevent residue from remaining in the conduit. Alignment feature 2206 allows positioning of the cartridge within the instrument.

도 2c에 도시된 바와 같이, 카트리지는 오버필 챔버(2174)(선택 사항) 및 자성 비드를 포함하는 챔버(2152)를 포함할 수 있다. 액체 포트(2200)는 액체 샘플을 위한 샘플 포트(예를 들어, 도 2a의 샘플 포트)로서 작용한다. 일부 실시예에서, 액체 포트(2200)는 액체 샘플의 존재를 검출할 수 있게 하는(그리고 따라서 액체 포트(2200)와 결합된 유체 도관을 활성화시키는) 좌절된 전반사 특징부(2300)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 포트(2200)는 광학 빔이 포트(2200)를 통과하거나 가로지를 때, 샘플이 빔 경로에 있으면 액체의 검출이 달성되도록 설계된다.As shown in FIG. 2C, the cartridge may include an overfill chamber 2174 (optional) and a chamber 2152 containing magnetic beads. Liquid port 2200 serves as a sample port for liquid samples (eg, the sample port of FIG. 2A ). In some embodiments, liquid port 2200 may include a frustrated total reflection feature 2300 that enables detection of the presence of a liquid sample (and thus activates a fluid conduit associated with liquid port 2200). there is. For example, in some embodiments port 2200 is designed such that when an optical beam passes or crosses port 2200, detection of liquid is achieved if a sample is in the beam path.

도 2d는 도 2b의 내측이 전경인 카트리지의 사시도를 도시한다. 또한 도 2d에는 카트리지의 내측을 덮는 플라스틱 필름(2400)(도 2b 참조), 및 카트리지 본체(2042)를 도시하는 측면도이다. 일부 실시예에서, 카트리지 본체는, 또한 도 2d에 도시된 바와 같이, 폭이 약 20mm이고(예를 들어, 23.5mm 폭), 플라스틱 필름의 두께는 약 1mm이다.FIG. 2D shows a perspective view of the cartridge with the inside of FIG. 2B being foreground; 2D is a side view showing the plastic film 2400 covering the inside of the cartridge (see FIG. 2B) and the cartridge body 2042. In some embodiments, the cartridge body is about 20 mm wide (eg, 23.5 mm wide) and the plastic film is about 1 mm thick, as also shown in FIG. 2D .

도 3은 일부 실시예에 따라, 시약 캐니스터(3100)(도 2a 또는 도 2c로부터의 예시적인 시약 캐니스터(2122, 2124, 2126 또는 2128)와 같음) 및 카트리지에 캐니스터의 시약을 분배하기 위한 메커니즘을 도시한다. 일부 실시예에서, 복수의 시약 캐니스터 중 전부 또는 일부의 시약(예를 들어, 도 2a 또는 도 2c로부터의 2122, 2124, 2126 또는 2128 중 하나)은 액체 시약이다. 일부 실시예에서, 시약 캐니스터(3100)는 부서지기 쉬운 맴브레인(3102) 및 부서지기 쉬운 맴브레인(3102)을 관통하도록 위치된 피어싱 요소(3104)를 포함한다. 그 안에 시약을 분배하기 위해, 부서지기 쉬운 맴브레인(3102)을 관통하도록, 카트리지를 수용하는 기구의 액추에이터(3108)가 캐니스터(3100)에 대하여 가압할 수 있어, 피어싱 요소(3104)에 대하여 이동하게 된다. 액추에이터(3108)는 기구의 전기 모터에 의해 캐니스터에 대해 눌려진 솔리드 핀을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 피어싱 요소(3104)는 카트리지 본체 내에 (예를 들어, 사출 성형에 의해) 형성될 수 있고; 즉, 피어싱 요소(3104)는 시약 캐니스터(3100) 상의 부서지기 쉬운 멤브레인(3102)과의 접촉 및 관통을 위해 카트리지 상에 위치된다. 일부 실시예에서, 피어싱 요소는 액추에이터의 일부, 기구의 일부, 카트리지의 일부, 또는 시약 캐니스터의 일부일 수 있다. 일부 실시예에서, 부서지기 쉬운 맴브레인 또는 부서지기 쉬운 재료는 알루미늄 라미네이트, 격막, 밸브, 포트, 또는 유사한 것(예를 들어, 반드시 파열되거나 파괴되지 않고, 관통 또는 천공하여 개방될 수 있는 임의의 요소)일 수 있다. 일부 실시예에서, 부서지기 쉬운 맴브레인(3102)은 다층 재료의 라미네이트일 수 있다. 피어싱 요소(3104)와 부서지기 쉬운 맴브레인(3102) 사이에 헤드 스페이스가 존재할 수 있고, 액추에이터(3108)에 의한 편향은 시약 캐니스터를 헤드 스페이스로 이동시켜 피어싱 요소와 접촉시킨다. 대안적으로, 시약 캐니스터와 액추에이터 사이에 헤드 스페이스가 존재할 수 있으며, 피어싱 요소는 부서지기 쉬운 재료와 접촉하거나 거의 접촉하고, 시약 캐니스터와 접촉하기 위해 헤드 스페이스를 가로지르는 액추에이터의 이동은 피어싱 요소가 부서지기 쉬운 재료를 관통하게 한다. 일단 부서지기 쉬운 재료의 무결성이 파괴되면, 시약 캐니스터의 시약이 방출될 수 있다.3 illustrates a reagent canister 3100 (like the exemplary reagent canisters 2122, 2124, 2126, or 2128 from FIG. 2A or 2C) and a mechanism for dispensing reagents in the canister into cartridges, in accordance with some embodiments. show In some embodiments, reagents in all or part of the plurality of reagent canisters (eg, one of 2122, 2124, 2126, or 2128 from FIG. 2A or 2C) are liquid reagents. In some embodiments, reagent canister 3100 includes a frangible membrane 3102 and a piercing element 3104 positioned to pierce frangible membrane 3102 . An actuator 3108 of a mechanism that receives the cartridge may press against the canister 3100 to pierce the frangible membrane 3102 to dispense the reagent therein, causing it to move against the piercing element 3104. do. Actuator 3108 may include a solid pin pressed against the canister by an electric motor of the appliance. In some embodiments, the piercing element 3104 may be formed (eg, by injection molding) into the cartridge body; That is, the piercing element 3104 is positioned on the cartridge for contact and penetration with the frangible membrane 3102 on the reagent canister 3100. In some embodiments, the piercing element may be part of an actuator, part of an instrument, part of a cartridge, or part of a reagent canister. In some embodiments, the frangible membrane or frangible material is an aluminum laminate, diaphragm, valve, port, or similar (e.g., any element that can be pierced or pierced open without necessarily bursting or breaking). ) can be. In some embodiments, frangible membrane 3102 may be a laminate of multi-layer materials. A headspace may exist between the piercing element 3104 and the frangible membrane 3102, and deflection by the actuator 3108 moves the reagent canister into the headspace and brings it into contact with the piercing element. Alternatively, there may be a headspace between the reagent canister and the actuator, wherein the piercing element is in contact or near contact with the frangible material, and movement of the actuator across the headspace to contact the reagent canister causes the piercing element to break. Penetrates fragile materials. Once the integrity of the frangible material is destroyed, reagents in the reagent canister may be released.

일부 실시예에서, 피어싱 요소(3104)는 일단 부서지기 쉬운 맴브레인(3104)이 관통되면, 입구(3110)를 출구(3112)와 유체적으로 결합하는 중공 도관을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 입구 또는 출구에 있는 밸브(3114)는, 일단 액추에이터(3108)가 부서지기 쉬운 맴브레인(3102)을 파열시키면, 캐니스터(3100) 밖으로 시약(1306)의 흐름을 추가로 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 전용 가스 소스로부터의 가스는 중공 도관을 통해 가스 소스로부터 시약 캐니스터(3100)로 이동 가능하다. 일부 실시예에서, 각각의 시약 캐니스터는 기구의 하나의 액추에이터와 상호 작용한다. 일부 실시예에서, 각각의 시약 캐니스터는 전용 액추에어터와 상호 작용한다. 일부 실시예에서, 액추에이터가 활성화되지 않고, 부서지기 쉬운 맴브레인이 온전한 경우, 밸브(3114)가 개방될 수 있어, 가스 유동이 시약 챔버 및 중공의 피어싱 부재를 통해 입구로부터 출구로 유동하게 한다. 이는 시약 용액을 추출 챔버로 이송하기 위한 피어싱 메커니즘을 작동시키기 전의 이전 단계로부터 추출 챔버의 잔여 성분 및/또는 시약을 제거하는데 유용할 수 있다.In some embodiments, the piercing element 3104 may include a hollow conduit that fluidly couples the inlet 3110 with the outlet 3112 once the frangible membrane 3104 is pierced. In some embodiments, a valve 3114 at the inlet or outlet may further control the flow of reagent 1306 out of canister 3100 once actuator 3108 ruptures frangible membrane 3102. there is. In some embodiments, gas from the dedicated gas source is travelable from the gas source to the reagent canister 3100 through a hollow conduit. In some embodiments, each reagent canister interacts with one actuator of the instrument. In some embodiments, each reagent canister interacts with a dedicated actuator. In some embodiments, when the actuator is not activated and the frangible membrane is intact, valve 3114 can be opened, allowing gas flow to flow from the inlet to the outlet through the reagent chamber and the hollow piercing member. This may be useful to remove reagents and/or residual components of the extraction chamber from a previous step prior to activating the piercing mechanism to transfer the reagent solution to the extraction chamber.

도 4는 일부 실시예에 따라 카트리지의 유체 유동을 제어하는데 사용되는 밸브를 도시한다. 일부 실시예에서, 밸브는 필름 용접 에너지 디렉터(4100), 밸브 시트(4102), 및 밸브 캐비티(4104)를 포함하는 핀치 밸브이다. 단면도는 밸브 시트(4102), 카트리지 본체(4108), 및 밸브 관통 홀(4106)의 일부 예시적인 치수(mm)를 도시한다. 일반성을 잃지 않고, 밸브의 치수는 주어진 카트리지 및 기구의 특정 요구 사항에 맞게 조정된 치수일 수 있다.4 shows a valve used to control fluid flow in a cartridge, in accordance with some embodiments. In some embodiments, the valve is a pinch valve that includes a film weld energy director 4100 , a valve seat 4102 , and a valve cavity 4104 . The cross-sectional view shows some exemplary dimensions (mm) of the valve seat 4102, the cartridge body 4108, and the valve through hole 4106. Without loss of generality, the dimensions of the valve may be tailored to the specific requirements of a given cartridge and instrument.

도 5는 일부 실시예에 따른, 샘플 테스팅을 위한 카트리지의 검출 채널(5100)의 부분도를 도시한다. 검출 챔버 패널은 PCR 증폭 챔버일 수 있는 5102로 나타내어진 것과 같은 복수의 검출 챔버를 포함하고, 각각은 PCR 챔버(5104)와 같은 시약 챔버에 유체적으로 결합된다. 5106으로 나타내어진 것과 같은 유체 도관은, 밸브(5108)와 같은 PCR 밸브를 통해 검출 챔버와, 기포 트랩(5110)과 같은 버블 트랩 사이에 전용 유체 연통을 제공한다. 카트리지의 추출 챔버(5112)는 완전함을 위해, 그리고 원근감을 제공하도록 도면에 도시되어 있다.5 shows a partial view of a detection channel 5100 of a cartridge for sample testing, in accordance with some embodiments. The detection chamber panel includes a plurality of detection chambers, such as represented by 5102, which may be PCR amplification chambers, each fluidically coupled to a reagent chamber, such as PCR chamber 5104. A fluid conduit, such as indicated at 5106, provides dedicated fluidic communication between the detection chamber through a PCR valve, such as valve 5108, and a bubble trap, such as bubble trap 5110. The extraction chamber 5112 of the cartridge is shown in the figure for completeness and to provide a sense of perspective.

도 6a 내지 도 6d는 일부 실시예에 따른, 기구를 위한 광학 유닛에 사용하기 위한 광학 커플러(6100)의 구성 요소를 도시한다. 도 6a는 여기서 기술된 바와 같이 카트리지의 검출 챔버(6124)로 여기 신호를 전달하기 위한 필터, 렌즈, 및 광학 섬유를 포함하는 여기 광학 장치 설정(6102)에 조립된 여러 광학 소스를 도시한다. 광학 소스는 하나 이상의(예를 들어, 4개) 발광 다이오드(LED), 레이저, 또는 임의의 다른 유형의 단색 또는 준단색 광원(6106, 6108, 6110 및 6112)의 세트를 포함할 수 있다. LED는 상이한 형광 방출 태그에 대한 여기 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 각각의 형광 방출 태그는 검출될 특정 목표 핵산 부분을 나타낼 수 있다. 설명된 여기 광학 설정에서, 각각의 LED 앞의 필터는 혼선을 방지하도록 여기 광에 대한 대역 통과 필터 역할을 하며, 광학 모듈에서 프린징 및 기타 에탈론 효과를 방지하도록 반사 방지(AR) 코팅을 포함할 수도 있다. 사용되는 여러 LED를 조합하고 멀티플렉스 하도록, 일부 실시예는 하나의 파장 또는 편광에서 빛을 투과시키고 상이한 파장 또는 편광에서 빛을 반사하는 이색성 또는 복굴절 요소를 포함하는 빔 스플리터 구성을 포함할 수 있다.6A-6D show components of an optical coupler 6100 for use in an optical unit for an instrument, according to some embodiments. FIG. 6A shows several optical sources assembled to an excitation optics setup 6102 including filters, lenses, and optical fibers for delivering an excitation signal to the cartridge's detection chamber 6124 as described herein. The optical source may include a set of one or more (eg, four) light emitting diodes (LEDs), lasers, or any other type of monochromatic or quasi-monochromatic light sources 6106, 6108, 6110, and 6112. The LEDs can be configured to provide excitation signals for different fluorescent emitting tags. Each fluorescent emissive tag may represent a specific target nucleic acid portion to be detected. In the described excitation optics setup, the filter in front of each LED serves as a bandpass filter for the excitation light to prevent crosstalk and includes an antireflection (AR) coating to prevent fringing and other etalon effects in the optical module. You may. To combine and multiplex the different LEDs used, some embodiments may include beam splitter configurations that include dichroic or birefringent elements that transmit light at one wavelength or polarization and reflect light at a different wavelength or polarization. .

여기 광학 설정은 또한 LED로부터의 광을 여기 섬유(6116)의 다발로 결합하기 위한 커플러(6114)를 포함한다. 일부 실시예에서, 제한 없이, 여기 섬유(6116)의 다발은 8개의 섬유(각 검출 챔버에 대해 2개)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 여기 광학 설정은 더 적은 광학 섬유 또는 더 많은 광학 섬유를 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 실시예에서, 여기 광학 설정은 광학 섬유가 없는 자유 공간 여기 광학 설정일 수 있다.The excitation optics setup also includes a coupler 6114 to couple the light from the LEDs into a bundle of excitation fibers 6116. In some embodiments, without limitation, a bundle of excitation fibers 6116 may include 8 fibers (2 for each detection chamber). In some embodiments, the excitation optical setup may include fewer or more optical fibers. Moreover, in some embodiments, the excitation optics setup may be a free space excitation optics setup without optical fibers.

도면에 도시된 바와 같이, 2개의 여기 섬유(6118, 6120)는 검출 챔버 패널(6104)의 각각의 검출 챔버(6124)에 수렴될 수 있다. 2개의 여기 섬유는 서로에 대해 일정한 각도로 수렴하고, 집광 렌즈(6122)는 검출 챔버(6124)로부터 방출된 광학 신호를 수집한다. 일부 실시예에서 집광 렌즈(6122)는 2개의 여기 섬유 사이에 배치되어, 집광 렌즈가 샘플로부터 방출된 신호의 콘(cone)을 수신한다. 일부 실시예에서, 집광 설정은 집광 렌즈에 의해 수집된 방출된 신호의 콘이 여기 섬유로부터 산란된 여기 광의 감소된 양과, 샘플 포트의 백그라운드로부터 감소된 양의 미광을 갖도록 하는 것이다.As shown in the figure, the two excitation fibers 6118 and 6120 may converge in each detection chamber 6124 of the detection chamber panel 6104. The two excitation fibers converge at an angle to each other, and the condensing lens 6122 collects the optical signal emitted from the detection chamber 6124. In some embodiments, a condensing lens 6122 is disposed between the two excitation fibers so that the condensing lens receives the cone of the signal emitted from the sample. In some embodiments, the condensing setting is such that the cone of emitted signal collected by the condensing lens has a reduced amount of excitation light scattered from the excitation fiber and a reduced amount of stray light from the background of the sample port.

집광 렌즈는 샘플로부터 방출된 광의 콘을 수신하고 이를 검출기(6126)에 초점을 맞춘다. 검출기는 광학 신호를 기구의 프로세서 회로에 의해 처리될 수 있는 전기 응답 신호로 변환한다.A condensing lens receives the cone of light emitted from the sample and focuses it to detector 6126. The detector converts the optical signal into an electrical response signal that can be processed by the instrument's processor circuitry.

도 6b는 도 6a의 여기 광학 설정(6102)을 도시하고, 카트리지의 검출 챔버 패널과 결합하기 위한 픽업 구성 요소(6200) 및 응답 신호를 제공하기 위한 커넥터(6202)를 갖는 검출기를 더 포함한다. 픽업 구성 요소(6200)는 카트리지의 검출 챔버 패널에 맞춰지고 여기 신호를 전달하는 여기 섬유(6116)를 포함하는 다발을 수용하도록 구성될 수 있다. 픽업 구성요소(6200)는 또한 검출기 및 커넥터(6202)를 위한 마운트 역할을 하고, 검출기에 도달하는 미광의 양을 감소시키는 형상 및 크기를 가질 수 있다.FIG. 6B shows the excitation optics setup 6102 of FIG. 6A , further comprising a detector having a pickup component 6200 for engaging the detection chamber panel of the cartridge and a connector 6202 for providing a response signal. The pick-up component 6200 may be configured to receive a bundle comprising excitation fibers 6116 that fit into the detection chamber panel of the cartridge and transmit an excitation signal. The pickup component 6200 also serves as a mount for the detector and connector 6202 and can be shaped and sized to reduce the amount of stray light reaching the detector.

도 6c는 일부 실시예에 따라, 카트리지의 검출 챔버 패널(6316)에 결합된 광학 모듈(6300)의 개략도를 도시한다. 도면은 픽업 구성요소(6310)에서 함께 조립된 상술한 바와 같은 광학 모듈(예를 들어, 검출기(6302), 커넥터(6304), 광원(6306), 섬유 다발(6308))의 요소를 도시한다. 또한 검출 챔버(6314)로 유체 도관의 밸브에 접근하도록 기구의 액추에이터를 위한 밸브 접근 포트(6312)가 도시되어 있다.6C shows a schematic diagram of an optical module 6300 coupled to a detection chamber panel 6316 of a cartridge, in accordance with some embodiments. The drawing shows the elements of an optical module (e.g., detector 6302, connector 6304, light source 6306, fiber bundle 6308) as described above assembled together in pickup component 6310. Also shown is a valve access port 6312 for an actuator of the instrument to access the valve of the fluid conduit into the detection chamber 6314.

도 6d는 일부 실시예에 따라, 실리콘 검출기(6404)에 인접하게 배치된 필터 어셈블리(6402)를 갖는 검출기 세트(6400)를 도시한다. 일부 실시예에서, 필터 어셈블리(6402)는 내부 반사 및 다른 바람직하지 않은 에탈론 효과를 감소시키도록 최적화된 코팅을 갖는 방출 필터를 포함한다. 일부 실시예에서, 필터 어셈블리(6402)는 어셈블리의 상이한 필터 사이의 광 혼선을 방지하기 위해 채널 격리 마스크(6406)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 채널 격리 마스크(6406)는 혼선을 방지하도록 필터 어셈블리(6402) 내에 배치된다. 이는 필터 사이에서 균일하다.6D shows a detector set 6400 having a filter assembly 6402 disposed adjacent to a silicon detector 6404, in accordance with some embodiments. In some embodiments, filter assembly 6402 includes an emission filter with a coating optimized to reduce internal reflection and other undesirable etalon effects. In some embodiments, filter assembly 6402 may include a channel isolation mask 6406 to prevent optical crosstalk between different filters in the assembly. For example, in some embodiments, a channel isolation mask 6406 is disposed within filter assembly 6402 to prevent crosstalk. It is uniform between filters.

도 7a 내지 도 7af는 일부 실시예에 따른 카트리지 및 기구를 사용하는 샘플 테스팅 방법의 일련의 단계를 도시한다. 여기서 개시된 테스팅 아키텍처의 장치 및 구성 요소 중 임의의 하나는 적어도 부분적으로 단계 7A 내지 단계 7AF를 수행할 수 있다. 예를 들어, 단계 7A 내지 단계 7AF 중 적어도 일부는, 여기서 개시된 바와 같이(도 1 참조), 기구에 카트리지를 삽입하고, 광학 커플러로 광학 소스로부터 카트리지로 여기 신호를 결합하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 카트리지는 카트리지의 기구로의 삽입 및/또는 기구와의 정렬을 용이하게 하는 하나 이상의 구조적 특징부를 포함한다. 이러한 특징부는 예를 들어, 융기부, 홀, 딤플(dimple), 디봇(divot), 챔퍼(chamfer), 및 유사한 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 카트리지가 카트리지와 교차하는 중앙선 아래에 위치된 샘플 포트와 함께 기구에 삽입될 때 카트리지의 방향은 중력의 반대 방향으로 샘플 포트로부터 추출 챔버로 샘플 이동을 제공한다.7A-7AF show a sequence of steps in a sample testing method using a cartridge and instrument in accordance with some embodiments. Any one of the devices and components of the testing architecture disclosed herein may at least partially perform steps 7A-7AF. For example, at least some of Steps 7A-7AF, as disclosed herein (see FIG. 1 ), may include inserting a cartridge into an instrument and coupling an excitation signal from an optical source to the cartridge with an optical coupler. In one embodiment, the cartridge includes one or more structural features that facilitate insertion and/or alignment of the cartridge into and/or an instrument. Such features may include, for example, ridges, holes, dimples, divots, chamfers, and the like. In some embodiments, when the cartridge is inserted into the instrument with the sample port located below the centerline intersecting the cartridge, the orientation of the cartridge provides for sample movement from the sample port to the extraction chamber in the opposite direction of gravity.

광학 커플러는 샘플에서 선택된 라벨이 여기 신호를 수신할 때 응답 신호를 생성하는 검출기 세트를 포함할 수 있다. 응답 신호는 수신되고 분석될 수 있으며, 샘플 테스트에 대한 결과는 기구의 메모리 회로에 저장된 명령을 실행하는 프로세서 회로에 의해 제공된다(도 1 참조). 카트리지는 추출 챔버, 검출 챔버, 및 목표 핵산을 포함하는 것의 의심되는 샘플을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 단계의 적어도 일부는 가스 공급 포트 공기 매니폴드를 통해 카트리지와 결합된 기구의 공압 시스템의 펌프를 사용하여 수행될 수 있다(도 1 및 도 2 참조). 일부 실시예에서, 본 발명 개시와 일치하는 방법은 임의의 순서로 수행되는 단계 7A 내지 단계 7AF의 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 7a 내지 도 7af에 도시된 일련의 단계는, 적어도 부분적으로 단계 7A 내지 단계 7AF를 수행하기 위해 개방 밸브와 폐쇄 밸브의 다양한 조합을 포함하고, 개방 밸브는 개방 원으로 지정되고, 폐쇄 밸브는 라인이 관통하는 원에 의해 나타내어진다. 또한 도 7a 내지 도 7af에서, 액체 시약 위치 및 그 이동, 다양한 액추에이터에 의한 다양한 캐니스터 상의 충돌 또는 밀기는 다양한 액체가 카트리지의 특징부를 통해 이동할 때 다양한 액체의 위치를 나타내는 다양한 음영 패턴과 단계 7A 내지 단계 7AF에서 다양한 액추에이터에 의해 작동될 때 다양한 캐니스터의 위치로 표시된다. 또한, 본 발명에 따른 실시예는 동시, 준동시 또는 시간적으로 중첩하여 수행되는 하나 이상의 단계를 포함할 수 있다.The optical coupler may include a set of detectors that generate a response signal when a selected label in the sample receives an excitation signal. The response signal can be received and analyzed, and the results for the sample test are provided by the processor circuitry executing the instructions stored in the instrument's memory circuitry (see Figure 1). The cartridge may contain an extraction chamber, a detection chamber, and a sample suspected of containing the target nucleic acid. In some embodiments, at least a portion of the steps may be performed using a pump of the instrument's pneumatic system coupled with the cartridge through a gas supply port air manifold (see FIGS. 1 and 2 ). In some embodiments, a method consistent with this disclosure may include at least one of the steps of steps 7A through 7AF performed in any order. The series of steps shown in FIGS. 7A to 7AF include various combinations of open and close valves to at least partially perform steps 7A to 7AF, the open valve being designated as an open source, and the close valve being designated as a line. It is represented by a circle passing through it. Also in FIGS. 7A-7AF , liquid reagent positions and their movements, impacts or pushes on various canisters by various actuators, various shading patterns representing the positions of the various liquids as they move through features of the cartridge and steps 7A through 7A are illustrated in FIGS. In 7AF, it is indicated by the position of the various canisters when actuated by the various actuators. In addition, an embodiment according to the present invention may include one or more steps performed simultaneously, quasi-simultaneously, or temporally overlapping.

단계 7A는 기구에 카트리지를 배치하는 단계를 포함한다.Step 7A includes placing the cartridge in the instrument.

단계 7B는 각각의 PCR 시약 챔버와 각각의 검출 챔버 사이에 위치된 각각의 PCR 밸브를 제외한 카트리지의 모든 밸브를 폐쇄하는 것을 포함한다.Step 7B includes closing all valves of the cartridge except for each PCR valve located between each PCR reagent chamber and each detection chamber.

단계 7C는 액체 샘플을 수용하는 샘플 포트를 갖는 카트리지에 대해 발생하고, 추출 챔버를 채울 준비를 하기 위해 샘플 포트와 연관된 특정 밸브를 개방하는 것을 포함한다.Step 7C occurs for a cartridge having a sample port that receives a liquid sample and includes opening certain valves associated with the sample port to prepare to fill the extraction chamber.

단계 7D는 액체 샘플을 수용하는 샘플 포트를 갖는 카트리지에 대해 발생하고, 시약 캐니스터(1)에 대해 힘을 작동시키는 것, 시약 캐니스터(1)로부터 추출 챔버로 유체를 이동시키는 것, 샘플 포트로부터 추출 챔버로 샘플을 이동시키는 것, PMP를 추출 챔버로 이동시키는 것을 포함한다. PMP는 챔버 또는 캐니스터에 저장될 수 있거나 일부 실시예에서는 추출 챔버에 이미 위치되어 있음이 이해될 것이다.Step 7D occurs for a cartridge having a sample port to receive a liquid sample, actuating a force against the reagent canister 1, moving fluid from the reagent canister 1 to the extraction chamber, and extracting from the sample port. moving the sample into the chamber, and moving the PMP into the extraction chamber. It will be appreciated that the PMP may be stored in the chamber or canister, or in some embodiments already located in the extraction chamber.

단계 7E는 샘플이 있는 스왑을 수용하는 포트를 갖는 카트리지에 대해 발생하며, 스왑과 접촉하도록 시약 캐니스터로부터 유체를 유입시킬 수 있도록 밸브를 개방하는 것을 포함한다.Step 7E occurs for a cartridge having a port receiving a swab with a sample and includes opening a valve to allow fluid to flow from the reagent canister to contact the swab.

단계 7F는 샘플이 있는 스왑을 수용하는 포트를 갖는 카트리지에 대해 발생하며, 캐니스터(1)를 밀어 스왑(스왑은 도 7f에 도시되지 않음)이 수용되는 포트로 유체를 방출하는 것, 캐니스터(1)를 스왑 포트로 배수하는 것을 포함한다.Step 7F occurs for a cartridge having a port that receives a swab with sample, pushing the canister 1 to release the fluid into the port where the swab is received (swap not shown in FIG. 7F), canister 1 ) to the swap port.

단계 7G는 스왑과 접촉하는 유체를 추출 챔버로 이동시키는 것을 포함하고, 이 실시예에서는, 유체는 건조된 PMP가 있는 챔버를 통해 이동하고 유체와 함께 PMP를 추출 챔버로 운반한다. 따라서, 샘플과 PMP는 이제 추출 챔버에 있다.Step 7G includes moving fluid in contact with the swab to the extraction chamber, in this embodiment, the fluid moves through the chamber with the dried PMP and carries the PMP along with the fluid to the extraction chamber. Thus, the sample and PMP are now in the extraction chamber.

단계 7H는 PCR 시약 챔버와 검출 챔버 사이의 밸브를 제외한 모든 밸브를 폐쇄하고 추출 챔버의 구성 요소를 혼합하는 단계를 포함한다(예를 들어, 기구에서 소니케이터를 작동함으로써, 소니케이터가 추출 챔버 근처 또는 추출 챔버에서 카트리지의 표면과 접촉함).Step 7H includes closing all valves except for the valve between the PCR reagent chamber and the detection chamber and mixing the components of the extraction chamber (e.g., by activating a sonicator in the instrument so that the sonicator is extracted). near the chamber or in contact with the surface of the cartridge in the extraction chamber).

단계 7I는 일반적으로 추출 챔버의 벽에 대해 PMP를 수집함으로써, PMP를 수집하는 것(예를 들어, 국부 자기장을 사용하여)을 포함한다.Step 7I involves collecting the PMP (eg, using a local magnetic field), generally by collecting the PMP against the walls of the extraction chamber.

단계 7J는 추출 챔버의 유체를 폐기물 경로를 통해 폐기물 챔버로 배수 또는 제거하는 것을 포함한다.Step 7J includes draining or removing fluid from the extraction chamber to the waste chamber through a waste path.

단계 7K는 내용물을 방출할 수 있도록 캐니스터(2)를 미는 것과, 캐니스터(2)의 내용물을 추출 챔버로 이동시키는 것을 포함한다. 시약 캐니스터(2)는, 예를 들어, 세척 버퍼의 세척 용액을 갖는다.Step 7K includes pushing the canister 2 so that the contents can be ejected, and moving the contents of the canister 2 into the extraction chamber. The reagent canister 2 has a wash solution, for example a wash buffer.

단계 7L은 PCR 시약 챔버와 검출 챔버 사이의 밸브 이외의 모든 밸브를 폐쇄하고 추출 챔버의 구성 요소를 혼합하는 것(예를 들어, 소니케이터를 작동시킴으로써)를 포함한다.Step 7L includes closing all valves other than those between the PCR reagent chamber and the detection chamber and mixing the components of the extraction chamber (eg, by activating a sonicator).

단계 7M은 추출 챔버에 자성 비드(도면에서 PMP로 지칭되나, 제한하려는 의도는 없음)를 수집하는 것을 포함한다(예를 들어, 국부 자기장을 사용함으로써).Step 7M involves collecting (eg, by using a local magnetic field) magnetic beads (referred to as PMPs in the figures, but not intended to be limiting) in the extraction chamber.

단계 7N은 폐기물 경로를 통해 추출 챔버로부터 폐기물 챔버로 유체를 제거하는 것을 포함한다.Step 7N includes removing fluid from the extraction chamber to the waste chamber through the waste path.

단계 7O는 그 내용물을 방출할 수 있도록 캐니스터(3)를 미는 것과, 캐니스터(3)의 내용물을 추출 챔버로 이동시키는 것을 포함한다. 캐니스터(3)는, 예를 들어, 세척 용액을 포함할 수 있다.Step 70 includes pushing the canister 3 so that its contents can be ejected, and moving the contents of the canister 3 into the extraction chamber. The canister 3 may contain, for example, a cleaning solution.

단계 7P는 PCR 시약 챔버와 검출 챔버 사이의 밸브 이외의 모든 밸브를 폐쇄하고, 추출 챔버의 내용물을 혼합하는 것을 포함한다(예를 들어, 소니케이터를 사용하여).Step 7P includes closing all valves other than those between the PCR reagent chamber and the detection chamber, and mixing the contents of the extraction chamber (eg, using a sonicator).

단계 7Q는 일반적으로 추출 챔버의 벽에 대해 PMP를 수집함으로써 PMP를 수집하는 것을 포함한다(예를 들어, 국부 자기장을 사용함으로써).Step 7Q generally involves collecting the PMP by collecting the PMP against the walls of the extraction chamber (eg, by using a local magnetic field).

단계 7R은 폐기물 경로를 통해 추출 챔버로부터 폐기물 챔버로 유체를 제거하는 것을 포함한다.Step 7R includes removing fluid from the extraction chamber to the waste chamber via the waste path.

단계 7S는 PCR 시약 챔버와 검출 챔버 사이의 밸브 이외의 모든 밸브를 폐쇄하는 것을 포함한다.Step 7S includes closing all valves other than the valve between the PCR reagent chamber and the detection chamber.

단계 7T는 밸브를 개방하여 시약 캐니스터(4) 경로를 개방하고, 히터를 'on'시키고, 추출 챔버를 통해 가열된 공기를 밀어내는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계 7T는 추출 챔버에 PMP를 유지하기 위하여 국부 자기장을 가하는 것을 포함한다.Step 7T involves opening the valve to open the reagent canister 4 pathway, turning the heater 'on' and forcing heated air through the extraction chamber. In some embodiments, step 7T includes applying a local magnetic field to maintain the PMP in the extraction chamber.

단계 7U는 PCR 시약 챔버와 검출 챔버 사이의 밸브 이외의 모든 밸브를 폐쇄하는 것을 포함한다.Step 7U includes closing all valves other than those between the PCR reagent chamber and the detection chamber.

단계 7V는 그 내용물을 방출할 수 있도록 캐니스터(4)를 미는 것과, 캐니스터(4)의 내용물을 추출 챔버로 이동시키는 것을 포함한다. 캐니스터(4)는 용리 매체(elution medium)를 함유할 수 있다.Step 7V includes pushing the canister 4 so that its contents can be ejected, and moving the contents of the canister 4 into the extraction chamber. Canister 4 may contain an elution medium.

단계 7W는 그 계량 기능을 사용하여, 추출 챔버에서 유체의 정의된 부피를 얻는 것을 포함하며, 특정 정의된 양 이상의 유체가 대략 추출 챔버 중앙선에 있는 출구 포트에서 추출 챔버를 나가고, 초과 유체는 다시 캐니스터(4) 또는 오버플로우 챔버로 이동된다.Step 7W includes obtaining, using the metering function, a defined volume of fluid in the brewing chamber, wherein at least a certain defined amount of fluid exits the brewing chamber at an outlet port approximately at the centerline of the brewing chamber, and excess fluid is returned to the canister. (4) or moved to the overflow chamber.

단계 7X는 PCR 시약 챔버와 검출 챔버 사이의 밸브 이외의 모든 밸브를 폐쇄하는 것과, 추출 챔버의 내용물을 혼합하는 것을 포함한다(예를 들어, 소니케이터를 사용하여).Step 7X includes closing all valves other than those between the PCR reagent chamber and the detection chamber, and mixing the contents of the extraction chamber (eg, using a sonicator).

단계 7Y는 PMP를 수집하는 것을 포함한다(예를 들어, 국부 자기장을 사용하여). PMP는 프로세스의 나머지 단계를 위해 추출 챔버에 수집된 상태로 유지된다.Step 7Y involves collecting the PMP (eg, using a local magnetic field). The PMP remains collected in the extraction chamber for the remainder of the process.

단계 7Z는 유체(일반적으로 핵산이 PMP 표면으로부터 용리된 용리 버퍼의 정의된 양)를 PCR 시약 챔버 및 연결 유체 도관으로 이동시키는 것을 포함한다.Step 7Z involves passing fluid (typically a defined amount of elution buffer in which nucleic acids are eluted from the PMP surface) into the PCR reagent chamber and the connecting fluid conduit.

단계 7AA는 PCR 시약 챔버의 유체의 부피를 계량 및 정의하도록 폐기물 챔버로 연결 유체 도관에서 나타내어진 밸브를 개방하는 것을 포함한다.Step 7AA includes opening the indicated valve in the connecting fluid conduit to the waste chamber to meter and define the volume of fluid in the PCR reagent chamber.

단계 7AB는 PCR 시약 챔버와 검출 챔버 사이의 밸브를 포함하여 모든 밸브를 폐쇄하는 것과, PCR 시약 챔버를 초음파 처리하는 것을 포함한다.Step 7AB includes closing all valves, including the valve between the PCR reagent chamber and the detection chamber, and sonicating the PCR reagent chamber.

단계 7AC는 PCR 시약 챔버와 검출 챔버 사이의 밸브를 개방하는 것을 포함한다.Step 7AC includes opening a valve between the PCR reagent chamber and the detection chamber.

단계 7AD는 PCR 시약 챔버의 유체를 검출 챔버로 이동시키는 것을 포함한다.Step 7AD includes transferring fluid from the PCR reagent chamber to the detection chamber.

단계 7AE는 PCR 시약 챔버와 검출 챔버 사이의 모든 밸브를 폐쇄하는 것과, 핵산을 증폭하도록 각각의 검출 챔버에서 순환 공정을 수행하는 것을 포함한다. 임의의 PCR 공정이 열 순환, 등온 반응, PT-PCR, 급속 멀티플렉스 PT-PCR, Taq-man® 멀티플렉스 실시간 PT-PCR 반응, 및 유사한 것을 포함하나 이에 제한되지 않는 PCR/검출 챔버에서 수행될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 일부 실시예에서, PCR 공정은 관심 병원체로부터의 뉴클레오티드와 같은 목표 뉴클레오티드의 정성적 검출 및 구별을 위한 PCR/검출 챔버 검정이 수행된다. 일부 실시예에서, PCR/검출 챔버에서 수행되는 PCR 공정은 목표 바이러스 뉴클레오티드(존재하는 경우) 및 샘플에 존재하는 임의의 공정 제어와 같은 관심 뉴클레오티드에 대한 앰플리콘을 생성하는 최적화된 조건 하에서 수행된다.Step 7AE includes closing all valves between the PCR reagent chamber and the detection chamber, and performing a cycle process in each detection chamber to amplify the nucleic acid. Any PCR process can be performed in a PCR/detection chamber, including but not limited to thermal cycling, isothermal reactions, PT-PCR, rapid multiplex PT-PCR, Taq-man® multiplex real-time PT-PCR reactions, and the like. It should be understood that it can. In some embodiments, a PCR process is performed in a PCR/detection chamber assay for the qualitative detection and discrimination of target nucleotides, such as nucleotides from a pathogen of interest. In some embodiments, the PCR process performed in the PCR/detection chamber is performed under optimized conditions to generate amplicons for the nucleotide of interest, such as the target viral nucleotide (if present) and any process controls present in the sample.

일부 실시예에서, 단계 7AE는 또한 관심 핵산의 앰플리콘의 존재 또는 부재의 검출(예를 들어, 검출, 식별, 및/또는 구별)을 포함할 수 있다. 이러한 검출은 PCR 증폭 공정과 동시에 또는 그 이후에 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 검출 챔버에서 증폭 산물을 검출하는 것은, 검출 챔버를 여기 신호로 조명하고 관심 증폭 목표로부터 임의의 신호의 존재 또는 부재를 검출하는 것과 같이 광학 커플러를 통해 광학 소스로부터의 여기 신호로 검출 챔버를 프로빙하는 것을 포함한다.In some embodiments, step 7AE may also include detecting (eg, detecting, identifying, and/or distinguishing) the presence or absence of an amplicon of the nucleic acid of interest. Such detection may be performed concurrently with or after the PCR amplification process. In some embodiments, detecting the amplification product in the detection chamber is accomplished by illuminating the detection chamber with an excitation signal and detecting the presence or absence of any signal from an amplification target of interest with an excitation signal from an optical source via an optical coupler. and probing the detection chamber.

단계 7AF는 기구로부터 카트리지를 제거할 수 있도록 모든 밸브 및 액추에이터를 해제하는 것을 포함한다.Step 7AF includes releasing all valves and actuators to allow removal of the cartridge from the instrument.

도 8은 일부 실시예에 따른 샘플 테스팅 방법(800)의 단계를 도시하는 흐름도이다. 방법(800)은 여기서 개시된 바와 같이 테스팅 아키텍처의 장치 및 구성 요소 중 임의의 하나에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(800)의 단계 중 적어도 일부는 여기서 개시된 바와 같이(도 1 참조) 기구에 카트리지를 삽입하는 것 및 광학 커플러로 광학 소스로부터의 여기 신호를 카트리지에 커플링하는 것을 포함할 수 있다. 광학 커플러는 샘플에서 선택된 라벨이 여기 신호를 수신할 때 응답 신호를 생성하는 검출기 세트를 포함할 수 있다. 응답 신호는 수신되고, 분석될 수 있고, 샘플 테스트에 대한 결과는 기구의 메모리 회로에 저장된 명령을 실행하는 프로세서 회로에 의해 제공된다(도 1 참조). 카트리지는 추출 챔버, 검출 챔버, 목표 핵산을 포함하는 것으로 의심되는 샘플을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(800)의 단계 중 적어도 일부는 가스 공급 포트 공기 매니폴드(도 1 및 도 2 참조)를 통해 카트리지와 결합된 기구의 공압 시스템의 펌프를 사용하여 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 본 개시에 포함되는 방법은 임의의 순서로 수행되는 방법(800)의 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 더욱이, 본 개시 내용과 일치하는 실시예는, 동시, 준동시 또는 시간적으로 중첩하여 수행되는 방법(800)의 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다.8 is a flow diagram illustrating steps of a sample testing method 800 in accordance with some embodiments. Method 800 may be performed at least in part by any one of the devices and components of a testing architecture as disclosed herein. For example, at least some of the steps of method 800 may include inserting a cartridge into an instrument as disclosed herein (see FIG. 1 ) and coupling an excitation signal from an optical source to the cartridge with an optical coupler. there is. The optical coupler may include a set of detectors that generate a response signal when a selected label in the sample receives an excitation signal. Response signals may be received, analyzed, and results for sample tests provided by processor circuitry executing instructions stored in the instrument's memory circuitry (see Figure 1). The cartridge may contain an extraction chamber, a detection chamber, and a sample suspected of containing the target nucleic acid. In some embodiments, at least some of the steps of method 800 may be performed using a pump of a pneumatic system of an instrument coupled to a cartridge via a gas supply port air manifold (see FIGS. 1 and 2 ). In some embodiments, a method included in this disclosure may include at least one of the steps of method 800 performed in any order. Moreover, embodiments consistent with this disclosure may include one or more of the steps of method 800 being performed concurrently, quasi-simultaneously, or overlapping in time.

단계(802)는 추출 챔버, 검출 챔버, 및 목표 핵산을 포함하는 것으로 의심되는 샘플을 포함하는 카트리지를 제공하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(802)는 스왑을 카트리지 상의 샘플 포트에 삽입하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(802)는 샘플 포트에 삽입한 후 그리고 샘플을 추출 챔버로 이동시키기 전에 스왑을 용해 버퍼로 헹구는 것을 포함한다.Step 802 includes providing an extraction chamber, a detection chamber, and a cartridge containing a sample suspected of containing the target nucleic acid. In some embodiments, step 802 includes inserting the swab into a sample port on the cartridge. In some embodiments, step 802 includes rinsing the swab with lysis buffer after insertion into the sample port and prior to transferring the sample to the extraction chamber.

단계(804)는, 복수의 자성 입자, 및 유체를 카트리지의 제1 포트를 통해 추출 챔버로 이동시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 중력의 반대 방향으로 샘플 포트로부터 추출 챔버로 샘플이 이동한다. 일부 실시예에서, 유체는 샘플의 세포 구성 요소 또는 병원체 구성 요소로부터 핵산 물질을 방출하도록 구성된 용해 버퍼를 포함한다. 병원체 성분은 박테리아, 바이러스, 프리온, 포자, 및 유사한 것일 수 있다.Step 804 includes moving a plurality of magnetic particles and a fluid through a first port of the cartridge into an extraction chamber. In some embodiments, the sample moves from the sample port into the extraction chamber in the opposite direction of gravity. In some embodiments, the fluid comprises a lysis buffer configured to release nucleic acid material from cellular or pathogenic components of the sample. Pathogen components can be bacteria, viruses, prions, spores, and the like.

단계(806)는 추출 챔버에 본질적으로 또는 실질적으로 유체가 없을 경우 자기장을 사용하여 핵산과 복합화된 복수의 자성 입자를 포획하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(806)는 또한 약 35℃ 이상의 온도에서 추출 챔버로 가스를 유입하는 것을 포함한다.Step 806 includes using a magnetic field to capture a plurality of magnetic particles complexed with nucleic acids when the extraction chamber is essentially or substantially fluid free. In some embodiments, step 806 also includes introducing a gas into the extraction chamber at a temperature of about 35° C. or greater.

단계(808)는 카트리지의 제2 포트를 통해 알려진 부피의 용리 매체를 추출 챔버로 유입하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 카트리지의 제2 포트는 제1 포트와 동일하다. 일부 실시예에서, 카트리지의 제2 포트는 제1 포트와 상이하다.Step 808 includes introducing a known volume of elution medium into the extraction chamber through the second port of the cartridge. In some embodiments, the second port of the cartridge is identical to the first port. In some embodiments, the second port of the cartridge is different than the first port.

일부 실시예에서, 단계(808)는 추출 챔버의 상류 영역을 가열하는 것 및 가스를 가열하도록 영역을 통해 가스를 통과시키는 것 및 추출 챔버로 가열된 가스를 유입시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(808)는 가스를 약 35℃ 이상 및 90℃ 이하의 온도에서 추출 챔버로 가열하는 것을 포함한다.In some embodiments, step 808 includes heating a region upstream of the extraction chamber and passing gas through the region to heat the gas and introducing the heated gas into the extraction chamber. In some embodiments, step 808 includes heating the gas into the extraction chamber to a temperature of greater than or equal to about 35° C. and less than or equal to 90° C.

단계(810)는 자기장으로부터 핵산과 복합화된 복수의 자성 입자를 용리 매체로 방출하여 복수의 자성 입자로부터 핵산을 방출하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(810)는 용해 버퍼와 샘플을 추출 챔버 밖으로 이동시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(810)는 세척 용액을 추출 챔버로 이동시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(810)는 핵산과 복합화된 자성 입자를 자기장으로부터 세척 용액으로 방출하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(810)는 추출 챔버를 초음파 처리하여 자성 입자와 복합화된 핵산을 용리 매체로 방출하는 것을 포함한다.Step 810 includes releasing a plurality of magnetic particles complexed with nucleic acids from the magnetic field into an elution medium to release nucleic acids from the plurality of magnetic particles. In some embodiments, step 810 includes moving the lysis buffer and sample out of the extraction chamber. In some embodiments, step 810 includes moving the cleaning solution to the extraction chamber. In some embodiments, step 810 includes releasing the magnetic particles complexed with the nucleic acids from the magnetic field into the wash solution. In some embodiments, step 810 includes sonicating the extraction chamber to release the nucleic acids complexed with the magnetic particles into the elution medium.

단계(812)는 복수의 자성 입자를 추출 챔버에 유지하기 위해 자기장으로 복수의 자성 입자를 포획하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(812)는 세척 용액을 추출 챔버 밖으로 이동시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 방법(800)은 제2 세척 용액으로 단계(810, 812)를 반복하는 것을 포함한다.Step 812 includes trapping the plurality of magnetic particles with a magnetic field to maintain the plurality of magnetic particles in the extraction chamber. In some embodiments, step 812 includes moving the cleaning solution out of the extraction chamber. In some embodiments, method 800 includes repeating steps 810 and 812 with a second wash solution.

단계(814)는 핵산 증폭을 위한 시약과의 접촉을 위해 추출 챔버로부터 하류 챔버로 용리 매체 및 핵산을 이동시키는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(814)는 카트리지의 제3 포트를 통해 수행되며, 카트리지의 제3 포트는 카트리지의 제1 포트 및 카트리지의 제2 포트와 상이하다. 일부 실시예에서, 단계(814)는 핵산의 앰플리콘의 증폭 및 검출(예를 들어, 검출, 식별 및/또는 구별)을 위한 시약과 용리 매체 및 핵산을 혼합하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 하류 챔버는 검출 챔버 상류의 마스터 믹스 챔버이고 단계(814)는 처리 유체를 형성하기 위해 마스터 믹스 챔버를 초음파 처리하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(814)는 검출 챔버를 가열하는 것을 포함한다.Step 814 includes moving elution medium and nucleic acid from the extraction chamber to a downstream chamber for contact with reagents for nucleic acid amplification. In some embodiments, step 814 is performed through a third port of the cartridge, which is different from the first port of the cartridge and the second port of the cartridge. In some embodiments, step 814 includes mixing the nucleic acid and an elution medium with a reagent for amplification and detection (eg, detection, identification, and/or discrimination) of amplicons of the nucleic acid. In some embodiments, the downstream chamber is a master mix chamber upstream of the detection chamber and step 814 includes sonicating the master mix chamber to form a process fluid. In some embodiments, step 814 includes heating the detection chamber.

일부 실시예에서, 검출 챔버는 4개의 개별 검출 챔버를 포함하고, 단계(814)는 추출 챔버로부터 각각의 개별 검출 챔버로 용리 매체 및 핵산의 양을 유입하는 것을 포함한다.In some embodiments, the detection chamber includes four separate detection chambers, and step 814 includes introducing an amount of elution medium and nucleic acid from the extraction chamber into each separate detection chamber.

단계(816)는 핵산을 증폭하고 검출 챔버에서 증폭 산물을 검출하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(816)는 광학 커플러를 통해 광학 소스로부터의 여기 신호로 검출 챔버를 조사하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(816)는 여기 신호로 검출 챔버를 조명하는 것을 포함한다.Step 816 includes amplifying the nucleic acid and detecting the amplification product in a detection chamber. In some embodiments, step 816 includes irradiating the detection chamber with an excitation signal from an optical source through an optical coupler. In some embodiments, step 816 includes illuminating the detection chamber with an excitation signal.

여기서 사용되는 바와 같이, 임의의 항목을 분리하기 위해 "및(and)" 또는 "또는(or)"이라는 용어를 갖고, 일련의 항목 앞에 오는 "적어도 하나(at least one of)"라는 문구는 목록의 각 구성(예를 들어, 각각의 항목)이 아니라 전체로서 목록을 수정한다. "적어도 하나(at least one of)"라는 문구는 적어도 하나의 항목을 택할 것을 요구하지 않고; 오히려 상기 문구는 항목들 중 임의의 하나, 및/또는 항목들의 임의의 조합 중 적어도 하나, 및/또는 각각의 항목 중 적어도 하나를 포함하는 의미를 허용한다. 예시의 방식으로, "A, B, 및 C 중 적어도 하나(at least one of A, B, and C)" 또는 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나(at least one of A, B, or C)"는 각각 A만, B만, 또는 C만; A, B, 및 C의 임의의 조합; 및/또는 A, B, 및 C 각각 중 적어도 하나를 의미한다.As used herein, the phrase "at least one of" preceding a series of items, with the terms "and" or "or" to separate any item, Modify the list as a whole, not each component of (eg each item). The phrase “at least one of” does not require selection of at least one item; Rather, the phrase permits a meaning that includes any one of the items, and/or at least one of any combination of items, and/or at least one of each item. By way of example, "at least one of A, B, and C" or "at least one of A, B, or C" )" is only A, only B, or only C, respectively; any combination of A, B, and C; and/or at least one of each of A, B, and C.

"포함하다(include)", "갖다(have)" 또는 유사한 용어가 설명 또는 청구항에 사용되는 한, 이러한 용어는 용어 "포함하다(comprise)"가 청구항에서 이행어로 사용될 때 해석되는 "포함하다(comprise)"와 유사한 방식으로 포괄적인 것으로 의도된다. "예시적인(exemplary)"이라는 단어는 여기에서 "예, 예시, 또는 삽화으로서 기능하는 것(serving as an example, instance, or illustration)"으로 사용된다. 여기서 "예시적인(exemplary)"으로 기술된 임의의 실시예는 반드시 다른 실시예보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어서는 안 된다.To the extent "include", "have" or similar terms are used in the description or claims, such terms shall be construed as "comprises" when the term "comprise" is used as a transitional word in a claim. It is intended to be inclusive in a manner similar to "comprising". The word "exemplary" is used herein "serving as an example, instance, or illustration." Any embodiment described herein as “exemplary” should not necessarily be construed as preferred or advantageous over other embodiments.

단수의 요소에 대한 언급은 구체적으로 언급되지 않는 한 "하나 뿐(one and only one)"임을 의미하는 것이 아니라, 오히려 "하나 이상(one or more)"을 의미하는 것으로 의도된다. 통상의 기술자에게 알려졌거나 나중에 알려지게 되는, 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 다양한 구성의 요소에 대한 모든 구조적 및 기능적 균등물은 여기에 참조로 명시적으로 포함되며 대상 기술에 포함되도록 의도된다. 더욱이, 여기에 개시된 어떤 것도 그러한 개시가 위의 설명에서 명시적으로 인용되었는지 여부에 관계 없이 대중에게 헌정되도록 의도되지 않았다.Reference to a singular element is not intended to mean “one and only one” unless specifically stated, but rather “one or more”. All structural and functional equivalents to the various structural elements described throughout this disclosure, which are known or become known to those skilled in the art, are expressly incorporated herein by reference and are intended to be incorporated into the subject technology. Moreover, nothing disclosed herein is intended to be dedicated to the public regardless of whether such disclosure is expressly recited in the above description.

본 명세서는 많은 세부 사항을 포함하고 있으나, 이들은 청구될 수 있는 범위에 대한 제한으로 해석되어서는 안되며, 주제의 특정 구현에 대한 설명으로 해석되어야 한다. 별도의 실시예의 맥락에서 본 명세서에서 설명된 특정 특징은 또한 단일 실시예에서 조합하여 구현될 수 있다. 반대로, 단일 실시예의 맥락에서 설명된 다양한 특징은 또한 여러 실시예에서 개별적으로 또는 임의의 적합한 하위 조합으로 구현될 수 있다. 더욱이, 기능이 특정 조합에서 작동하는 것으로 위에서 설명되고, 초기에 그렇게 청구되었을지라도 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징은 경우에 따라 조합에서 제외될 수 있으며, 청구된 조합은 하위 조합 또는 하위 조합의 변형에 관한 것일 수 있다.Although this specification contains many details, they should not be construed as limitations on the scope of what may be claimed, but rather as a description of specific implementations of the subject matter. Certain features that are described in this specification in the context of separate embodiments can also be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described in the context of a single embodiment can also be implemented in multiple embodiments separately or in any suitable subcombination. Moreover, even if features are described above as operating in particular combinations, and even if initially so claimed, one or more features from a claimed combination may in some cases be excluded from the combination, a claimed combination being a subcombination or a variant of a subcombination. may be about

본 명세서의 주제는 특정 측면의 관점에서 기술되었지만, 다른 측면이 구현될 수 있고, 다음의 청구항의 범위 내에 있다. 예를 들어, 동작이 특정 순서로 도면에 도시되어 있지만, 이는 바람직한 결과를 달성하도록, 그러한 동작이 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나 예시된 모든 동작이 수행될 것을 요구하는 것으로 이해되어서는 안된다. 청구항에 기재된 작용은 다른 순서로 수행될 수 있으며 여전히 바람직한 결과를 달성하나. 일 예시에서, 첨부된 도면에 묘사된 공정은 원하는 결과를 달성하도록 표시된 특정 순서 또는 순차적인 순서를 반드시 요구하지는 않는다. 특정 상황에서는 멀티태스킹 및 병렬 처리가 유리할 수 있다. 더욱이, 상술한 측면에서 다양한 시스템 구성 요소의 분리는 모든 측면에서 이러한 분리가 필요한 것으로 이해되어서는 안되며, 설명된 프로그램 구성 요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품에 함께 통합되거나 여러 소프트웨어 제품으로 패키지화될 수 있음이 이해되어야 한다. 다른 변형은 다음의 청구항 범위 내에 있다.Although subject matter in this specification has been described in terms of certain aspects, other aspects may be implemented and are within the scope of the following claims. For example, while actions are shown in the figures in a particular order, it should be understood that such acts are performed in the particular order shown or in a sequential order, or require that all acts illustrated be performed in order to achieve a desired result. should not be The actions recited in the claims can be performed in a different order and still achieve the desired results. In one example, the processes depicted in the accompanying figures do not necessarily require the specific order or sequential order presented to achieve desired results. Multitasking and parallel processing can be advantageous in certain situations. Moreover, the separation of various system components in the aspects described above should not be understood as requiring such separation in all aspects, and the described program components and systems may generally be integrated together into a single software product or packaged into multiple software products. It should be understood that there is Other variations are within the scope of the following claims.

일 측면에서, 방법은 동작, 명령, 또는 기능일 수 있으며, 그 반대도 마찬가지이다. 일 측면에서, 청구항은 다른 하나 이상의 청구항, 하나 이상의 단어, 하나 이상의 문장, 하나 이상의 문구, 하나 이상의 단락, 및/또는 하나 이상의 청구항에 기재된 단어(예를 들어, 명령, 동작, 기능, 또는 구성 요소)의 일부 또는 전부를 포함하도록 수정될 수 있다.In one aspect, a method can be an action, command, or function, and vice versa. In one aspect, a claim includes one or more other claims, one or more words, one or more sentences, one or more phrases, one or more paragraphs, and/or words recited in one or more claims (e.g., commands, actions, functions, or elements). ) may be modified to include some or all of

하드웨어 및 소프트웨어의 호환성을 설명하도록, 다양한 예시적 블록, 모듈, 구성 요소, 방법, 동작, 명령, 및 알고리즘과 같은 항목이 일반적으로 기능 측면에서 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현되는지 여부는 전체 시스템에 적용되는 특정 응용 프로그램 및 설계 제약 조건에 따라 다르다. 통상의 기술자는 각각의 특정 응용 프로그램에 대해 다양한 방식으로 기술된 기능을 구현할 수 있다.To illustrate the interchangeability of hardware and software, items such as various illustrative blocks, modules, components, methods, operations, instructions, and algorithms have been described generally in terms of functionality. Whether these functions are implemented in hardware, software, or a combination of hardware and software depends on the specific application and design constraints that apply to the overall system. Skilled artisans may implement the described functionality in varying ways for each particular application.

측면, 상기 측면, 다른 측면, 일부 측면, 하나 이상의 측면, 구현, 상기 구현, 다른 구현, 일부 구현, 하나 이상의 구현, 실시예, 상기 실시예, 다른 실시예, 일부 실시예, 하나 이상의 실시예, 구성, 상기 구성, 다른 구성, 일부 구성, 하나 이상의 구성, 대상 기술, 개시, 본 개시, 그에 대한 다른 변형 및 유사한 문구는 편의를 위한 것이며, 이러한 문구(들)와 관련된 개시가 대상 기술에 필수적이거나 그러한 개시가 대상 기술의 모든 구성에 적용된다는 것을 의미하지 않는다. 이러한 문구(들)와 관련된 개시는 모든 구성 또는 하나 이상의 구성에 적용될 수 있다. 이러한 문구(들)와 관련된 개시는 하나 이상의 예시를 제공할 수 있다. 측면 또는 일부 측면과 같은 문구는 하나 이상의 측면을 지칭할 수 있고 그 반대도 마찬가지이며, 이는 상술한 다른 문구에도 유사하게 적용된다.Aspect, said aspect, other aspect, some aspect, one or more aspects, implementations, said implementations, other implementations, some implementations, one or more implementations, embodiments, said embodiments, other embodiments, some embodiments, one or more embodiments, References to a configuration, the above configuration, other configurations, some configurations, one or more configurations, subject technology, disclosure, this disclosure, other variations thereof and similar phrases are for convenience only, and the disclosure with respect to such phrase(s) is essential to the subject technology or It is not meant that such disclosure applies to all configurations of the subject technology. A disclosure relating to such phrase(s) may apply to all or one or more configurations. A disclosure relating to such phrase(s) may provide one or more examples. A phrase such as an aspect or some aspect may refer to one or more aspects and vice versa, which similarly applies to other phrases described above.

남성 대명사(예를 들어, 그)는 여성 및 중성 성별(예를 들어, 그녀 또는 그것)이 포함되며 반대의 경우에도 마찬가지이다. "일부(some)"는 하나 이상을 의미한다. 밑줄 및/또는 이탤릭체로 된 주제 및 부제는 편의 상으로만 사용되며 대상 기술을 제한하지 않으며 대상 기술 설명의 해석과 관련하여 참조되지 않는다. 제1 및 제2 등과 같은 관계 용어는 이러한 독립체 또는 작용 사이의 실제 그러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지 않고, 하나의 독립체 또는 작용을 다른 것과 구별하는데 사용될 수 있다. 통상의 기술자에게 알려졌거나 나중에 알려지게 되는 이 개시 전반에 걸쳐 설명된 다양한 구성의 요소에 대한 모든 구조적 및 기능적 균등물은 여기에 참조로 명시적으로 포함되며 대상 기술에 포함되도록 의도된다. 더욱이, 여기에 개시된 그 어떤 것도 그러한 개시가 위의 설명에서 명시적으로 인용되었는지 여부에 관계 없이 대중에 헌정되도록 의도되지 않았다. 요소가 "~를 위한 수단(means for)"이라는 문구를 사용하여 명시적으로 인용되지 않는 한, 또는 방법 청구항의 경우 요소가 "~를 위한 단계(step for)"라는 문구를 사용하여 인용되지 않는 한, 어떠한 청구 요소도 35 U.S.C. §112, 여섯 번째 단락에 따라 해석되어서는 안된다.Masculine pronouns (eg, he) include the feminine and neuter genders (eg, she or it) and vice versa. “Some” means one or more. Topic and subheadings in underlined and/or italic type are used for convenience only and do not limit the subject technology and are not to be referred to in connection with the interpretation of the subject technology description. Relative terms, such as first and second, may be used to distinguish one entity or action from another without necessarily requiring or implying an actual such relationship or order between such entities or actions. All structural and functional equivalents to the various structural elements described throughout this disclosure that are known or become known to those skilled in the art are expressly incorporated herein by reference and are intended to be incorporated into the subject technology. Moreover, nothing disclosed herein is intended to be dedicated to the public regardless of whether such disclosure is expressly recited in the above description. Unless an element is explicitly recited using the phrase “means for” or, in the case of a method claim, an element is not recited using the phrase “step for”. provided that any element of the claim is not subject to 35 U.S.C. §112, sixth paragraph.

Claims (22)

시스템으로서,
카트리지; 및 상기 카트리지를 수용하도록 구성되는 기구를 포함하고,
상기 카트리지는:
(i) 복수의 챔버로서, 상기 복수의 챔버는 추출 챔버 및 검출 챔버를 포함하는 복수의 챔버;
(ii) 복수의 시약 캐니스터(canister)로서, 복수 중 각각의 시약 캐니스터는 시약을 포함하는 복수의 시약 캐니스터; 및
(iii) 일단 상기 추출 챔버로 유입되어 그 안에 유지되는 복수의 자성 입자를 포함하고,
상기 기구는:
(i) x-y-z 좌표 중 적어도 하나에서 이동 가능한 제1 소니케이터(sonicator);
(ii) 상기 추출 챔버에서 상기 복수의 자성 입자를 포획하도록 위치되는 자기장; 및
(iii) 상기 검출 챔버의 조명 및 그로부터의 신호 검출을 위한 광학 유닛을 포함하는 시스템.
As a system,
cartridge; and a mechanism configured to receive the cartridge;
The cartridge is:
(i) a plurality of chambers, the plurality of chambers including an extraction chamber and a detection chamber;
(ii) a plurality of reagent canisters, each reagent canister of the plurality containing a reagent; and
(iii) a plurality of magnetic particles once introduced into the extraction chamber and retained therein;
The mechanism is:
(i) a first sonicator movable in at least one of xyz coordinates;
(ii) a magnetic field positioned to capture the plurality of magnetic particles in the extraction chamber; and
(iii) an optical unit for illumination of the detection chamber and detection of signals therefrom.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 시약 캐니스터의 일부는 상기 추출 챔버와 유체 연통하는 시스템.
The method of claim 1,
A portion of the plurality of reagent canisters is in fluid communication with the extraction chamber.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 시약 캐니스터의 일부의 상기 시약은 액체 시약인 시스템.
According to claim 1 or claim 2,
wherein the reagent in a portion of the plurality of reagent canisters is a liquid reagent.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 시약 캐니스터의 전부 또는 일부는 전용 가스 소스와 유체 연통하는 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 3,
All or some of the plurality of reagent canisters are in fluid communication with a dedicated gas source.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 시약 캐니스터의 하나 이상의 시약 캐니스터는 부서지기 쉬운 맴브레인 및 피어싱 요소를 포함하는 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 4,
The system of claim 1 , wherein at least one reagent canister of the plurality of reagent canisters includes a frangible membrane and a piercing element.
청구항 5에 있어서,
상기 피어싱 요소는 중공 도관을 포함하는 시스템.
The method of claim 5,
The system of claim 1 , wherein the piercing element comprises a hollow conduit.
청구항 6에 있어서,
전용 가스 소스로부터의 가스는, 상기 중공 도관을 통해 상기 가스 소스로부터 시약 캐니스터로 이동 가능한 시스템.
The method of claim 6,
Gas from a dedicated gas source is moveable from the gas source to a reagent canister through the hollow conduit.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 시약 캐니스터는 상기 기구의 액추에이터와 상호 작용하는 시스템.
According to any one of claims 1 to 7,
wherein each reagent canister interacts with an actuator of the instrument.
청구항 8에 있어서,
각각의 시약 캐니스터는 전용 액추에이터와 상호 작용하는 시스템.
The method of claim 8,
A system in which each reagent canister interacts with a dedicated actuator.
카트리지로서:
(i) 복수의 챔버로서, 상기 복수의 챔버는 추출 챔버 및 적어도 하나의 검출 챔버를 포함하는 복수의 챔버;
(ii) 가스 공급 소스와 결합하기 위한 입구 포트;
(iii) 복수의 시약 캐니스터로서, 복수 중 각각의 시약 캐니스터는 시약을 포함하고, 각각의 시약 캐니스터는 부서지기 쉬운 마개 및 유체 연통 가능한 개구를 갖는 피어싱 요소를 포함하는 복수의 시약 캐니스터; 및
(iv) 제1 위치에 있고, 상기 추출 챔버로 이동 가능한 복수의 자성 입자를 포함하는 카트리지.
As a cartridge:
(i) a plurality of chambers, the plurality of chambers including an extraction chamber and at least one detection chamber;
(ii) an inlet port for engaging a gas supply source;
(iii) a plurality of reagent canisters, each reagent canister of the plurality containing a reagent, each reagent canister including a frangible stopper and a piercing element having an opening in fluid communication therewith; and
(iv) a cartridge comprising a plurality of magnetic particles in a first position and movable to said extraction chamber.
청구항 10에 있어서,
상기 복수의 챔버는, 상기 추출 챔버와 유체 연통하는 하나 이상의 샘플 포트를 더 포함하는 카트리지.
The method of claim 10,
the plurality of chambers further comprising one or more sample ports in fluid communication with the extraction chambers.
청구항 11에 있어서,
상기 하나 이상의 샘플 포트는, 샘플을 포함하는 스왑(swab)을 수용하도록 구성되는 카트리지.
The method of claim 11,
The cartridge of claim 1 , wherein the one or more sample ports are configured to receive a swab containing a sample.
청구항 10에 있어서,
하나 이상의 샘플 포트는, 액체 샘플을 수용하도록 구성되는 액체 포트를 포함하는 카트리지.
The method of claim 10,
The cartridge of claim 1 , wherein the one or more sample ports include a liquid port configured to receive a liquid sample.
청구항 13에 있어서,
상기 액체 포트는, 액체 샘플이 상기 액체 포트에 존재하는 경우, 광빔의 내부 전반사의 방해에 의해 액체 샘플의 존재를 식별하도록 구성되는 카트리지.
The method of claim 13,
wherein the liquid port is configured to identify the presence of a liquid sample by obstruction of total internal reflection of a light beam when a liquid sample is present in the liquid port.
청구항 10 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 시약 캐니스터는, 하나 이상의 샘플 포트와 유체 연통하는 용해 매체를 갖는 시약 캐니스터를 포함하는 카트리지.
According to any one of claims 10 to 14,
wherein the plurality of reagent canisters include reagent canisters having a dissolution medium in fluid communication with one or more sample ports.
청구항 10 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 시약 캐니스터는, 상기 추출 챔버와 유체 연통하는 용리 매체의 부피를 갖는 시약 캐니스터를 포함하는 카트리지.
The method according to any one of claims 10 to 15,
wherein the plurality of reagent canisters include reagent canisters having a volume of elution medium in fluid communication with the extraction chamber.
청구항 10 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 검출 챔버는, 2개, 3개, 또는 4개의 검출 챔버를 포함하는 카트리지.
The method according to any one of claims 10 to 16,
The cartridge of claim 1 , wherein the at least one detection chamber includes two, three, or four detection chambers.
청구항 10 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 검출 챔버는, 핵산 증폭을 위한 시약을 포함하는 시약 챔버와 유체 연통하는 카트리지.
According to any one of claims 10 to 17,
wherein said at least one detection chamber is in fluid communication with a reagent chamber containing a reagent for amplifying a nucleic acid.
청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
상기 적어도 하나의 검출 챔버는, 증폭을 위한 시약의 동결 건조물(lyophilate)을 포함하는 전용 구근 챔버와 유체 연통하고, 각각의 전용 벌브형 챔버(bulbous chamber) 내의 각각의 동결 건조물은 상이한 카트리지.
According to claim 17 or claim 18,
The at least one detection chamber is in fluid communication with dedicated bulb chambers containing lyophilates of reagents for amplification, and each lyophilate in each dedicated bulb chamber is a different cartridge.
카트리지로서,
(i) 정확한 양의 액체를 수용 및/또는 분배하도록 구성되는 추출 챔버;
(ii) 복수의 시약 캐니스터로서, 각각의 시약 캐니스터는 시약을 포함하는 복수의 시약 캐니스터; 및
(iii) 제1 위치에 있고, 상기 추출 챔버로 이동 가능한 복수의 자성 입자로서, 일단 상기 추출 챔버로 이동되면, 상기 복수의 자성 입자는 그 안에 유지되는 복수의 자성 입자를 포함하는 카트리지.
As a cartridge,
(i) an extraction chamber configured to receive and/or dispense a precise amount of liquid;
(ii) a plurality of reagent canisters, each reagent canister containing a reagent; and
(iii) a plurality of magnetic particles in a first position and movable into the extraction chamber, once moved into the extraction chamber, the plurality of magnetic particles are retained therein.
샘플에서 목표 핵산의 존재 또는 부재를 식별하기 위한 방법으로서,
i. 추출 챔버, 상기 추출 챔버로부터 하류에 배치되는 검출 챔버, 및 목표 핵산을 포함하는 것으로 의심되는 샘플을 포함하는 카트리지를 제공하는 단계;
ii. 샘플, 복수의 자성 입자, 및 유체를 상기 추출 챔버로 이동시키는 단계;
iii. 본질적으로 유체가 없는 상기 추출 챔버에서, 자기장으로, 존재하는 경우의, 상기 목표 핵산과 복합화된 상기 복수의 자성 입자를 포획하고, 상기 추출 챔버로 약 35℃ 이상의 온도에서 가스를 유입시키는 단계;
iv. 상기 추출 챔버로 용리 매체(elution medium)의 알려진 부피를 유입시키는 단계;
v. 상기 복수의 자성 입자로부터 상기 목표 핵산을 방출하도록, 상기 자기장으로부터 상기 용리 매체로, 존재하는 경우의, 상기 목표 핵산과 복합화된 상기 복수의 자성 입자를 방출하는 단계;
vi. 상기 복수의 자성 입자를 상기 추출 챔버에 유지하도록, 자기장으로 상기 복수의 자성 입자를 포획하는 단계;
vii. 상기 목표 핵산의 증폭을 위한 시약과의 접촉을 위해 상기 용리 매체 및 상기 목표 핵산을 상기 추출 챔버로부터 하류 챔버로 이동시키는 단계; 및
viii. 상기 목표 핵산을 증폭시키고, 상기 검출 챔버에서 증폭 산물을 검출하는 단계를 포함하는 방법.
A method for identifying the presence or absence of a target nucleic acid in a sample, comprising:
i. providing a cartridge containing an extraction chamber, a detection chamber disposed downstream from the extraction chamber, and a sample suspected of containing a target nucleic acid;
ii. moving a sample, a plurality of magnetic particles, and a fluid into the extraction chamber;
iii. entrapping the plurality of magnetic particles complexed with the target nucleic acid, if present, with a magnetic field in the essentially fluid-free extraction chamber and introducing a gas at a temperature of about 35° C. or greater into the extraction chamber;
iv. introducing a known volume of elution medium into the extraction chamber;
v. releasing the plurality of magnetic particles complexed with the target nucleic acid, when present, from the magnetic field to the elution medium to release the target nucleic acid from the plurality of magnetic particles;
vi. trapping the plurality of magnetic particles with a magnetic field to retain the plurality of magnetic particles in the extraction chamber;
vii. moving the elution medium and the target nucleic acid from the extraction chamber to a downstream chamber for contact with a reagent for amplifying the target nucleic acid; and
viii. A method comprising amplifying the target nucleic acid and detecting an amplification product in the detection chamber.
청구항 10 내지 청구항 20 중 어느 한 항의 카트리지, 피펫 및 사용자 설명서를 포함하는 키트로서, 상기 피펫은 오버플로우 챔버를 포함하고, 고정된 샘플 부피를 분배하도록 구성되는 키트.21. A kit comprising the cartridge of any one of claims 10-20, a pipette and user instructions, wherein the pipette comprises an overflow chamber and is configured to dispense a fixed sample volume.
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